Экспресс-диагностика электронных устройств на электромагнитную совместимость

ЭМС сканеры Y. I. C. Technologies позволяют существенно снизить финансовые и временные риски при прохождении сертификационных испытаний на электромагнитную совместимость при разработке широкого спектра электронных приборов.

Способность технических устройств одновременно функционировать с требуемым характеристиками при воздействии на них электромагнитных помех и не создавать электромагнитных помех другим техническим средствам является основополагающим требованием при создании активных и пассивных устройств. Увеличение количества электронных приборов, используемых в повседневной жизни, а также их возрастающая сложность и важность, увеличивают запрос на требования к безопасности приборов, в том числе электромагнитную. Поэтому на сегодняшний день обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) устройств стала одной из важнейших задач при разработке электронных устройств.

Классические методы ЭМС-испытаний

Окончательный вердикт, соответствует ли устройство необходимым стандартам, дает сертифицированная испытательная лаборатория. Однако ожидание окончания цикла разработки, чтобы выяснить, удовлетворяет ли продукция требованиям органов контроля за соблюдением норм и стандартов по ЭМС, может оказаться дорогостоящим и неоправданным риском. Неудачный результат этих испытаний может грозить большими затратами, связанными со последующей переработкой проекта. Кроме того, испытательные лаборатории не дают рекомендаций по доработке устройств.

Поэтому разработчики концентрируют внимание на характеристиках ЭМС новой продукции на всех стадиях цикла проектирования, разработки и изготовления. Долгое время при разработке использовались следующие методы ЭМС-тестирования устройств:

Использование безэховых камер (БЭК). Решение позволяет проводить квалификационные испытания;
Использование пробников ближнего поля;
Моделирование в САПР.

Все вышеперечисленные методы являются ряд существенных недостатков:

Высокая стоимость;
Необходимость высокоспециализированных кадров;
Отсутствие измерений в реальном времени;
Продолжительное время измерений;
Невозможность локализации проблемы ЭМС.

Для эффективной работы дизайн-центров компанией Y.I.C. Technologies были предложены компактные сканеры электромагнитного поля.

ЭМС сканеры ближнего поля Y.I.C. Technologies

EMxpert — это настольный сканер для ЭМ-тестирования устройств. Его основа — антенная решетка из 1 218 антенных зондов. Принцип работы основан на детектировании ближнего электромагнитного поля, создаваемого токами тестируемого устройства. Комплекс, состоящий из сканера и специализированного программного обеспечения, проводит полную характеризацию устройства менее, чем за минуту. Измерения обладают хорошей повторяемостью и позволяют выявлять ключевые недостатки исследуемого устройства в режиме реального времени.

Общий вид решения с компактным сканером YIC

Разработчик может тестировать продукцию на своем рабочем месте. Одним из примеров использования EMxpert являются предварительные измерения ЭМС, которые существенно увеличивают вероятность успешного прохождения финальных или приёмо-сдаточных испытаний в аттестационном центре или при предъявлении заказчику, тем самым значительно уменьшая требуемое время для вывода продукции на рынок. Благодаря плотной сетке антенных зондов, EMxpert позволяет локализовать место, в котором электромагнитное излучение превышает заданный порог, с точностью до 0,1 мм в диапазоне частот 150 кГц – 8 ГГц.

EMxpert позволяет

Проводить анализ распространения сигнала от импульсных источников питания;
Оценивать качество трассировки ВЧ печатных плат;
Решать вопросы экранирования и фильтрации паразитных сигналов;
Оценивать электромагнитную обстановку внутри 19” телекоммуникационных стоек;
Отображать первопричины потенциальных проблем ЭМС;
Анализировать кондуктивные/индуктивные помехи, наведенные радиочастотными электромагнитными полями;
Экспортировать данные в САПР электромагнитного моделирования для создания поведенческих моделей тестируемого устройств.
Контролировать качество продукции на производстве.

EMxpert имеет широкий частотный диапазон (150 кГц – 8 ГГц).

Пример спектра, считываемого сканером YIC

Программное обеспечение сканера электромагнитной совместимости Y.I.C. Technologies

Программное обеспечение позволяет:

Отображать спектр излучения с тестируемого устройства;
Отображать пространственное амплитудное распределение ближнего поля тестируемого устройства в режиме реального времени на фиксированной частоте;
Выводить результаты в режиме пространственно-спектрального анализа, выбирая нужную частоту в спектре и мгновенно получая для нее пространственное амплитудное распределение поля;
Измерить редкие и непериодические сигналы за счет режима накопления пиков;
Проводить сравнения и наложения результатов;
Импортировать изображение тестируемого устройства из HPGL/Gerber/Jpeg-файла и накладывать на него измеренное распределение поля;
Генерировать автоматические отчеты.

При необходимости может быть предоставлен программный интерфейс приложения (API) для возможности написания собственного программного обеспечения.

Модельный ряд ЭМС сканеров Y.I.C. Technologies

Ассортимент сканеров EMxpert представлен 3 моделями

Модель	EHX	EHX+	ERX+
Диапазон частот	От 150 кГц до 8 ГГц	От 150 кГц до 8 ГГц	От 150 кГц до 8 ГГц
Наличие встроенного анализатора спектра	Нет, требуется внешний	Да	Да
Измерения с повышенным пространственным разрешнием	Нет, стандартное разрешение 3,75 мм	Нет, стандартное разрешение 3,75 мм	Да
Быстрое Plug’n’Play подключение по Ethernet	Нет	Да	Да

Модель сканеров высокого разрешения ERX+ может работать в двух режимах:

В режиме реального времени и высокой скорости, аналогично моделям EHX и EHX+ с пространственным разрешением 3,75 мм
В режиме высокого разрешения

Благодаря встроенному сервоприводу пространственное разрешение может быть улучшено с 3,75 до 0,06 мм. Данное решение позволяет исследовать проблемы ЭМС/ЭМИ на уровне микросхем и их частей.

Результаты измерений с различным пространственным разрешением:

Пространственное разрешение сканеров YIC

Использование пробника ближнего поля

Дополнительно компания Y.I.C Technologies предлагает автоматизированное решение с использованием пробника ближнего поля. Прецизионная технология 3D позиционирования, используемая для того, чтобы помочь разработчикам плат с высокой плотности компоновки и интеграции элементов, использовать пробники для визуализации основных причин потенциальных проблем ЭМС и ЭМИ во время тестирования плат на соответствие требований ЭМС.

Решение EMProbe фирмы Y.I.C Technologies состоит из роботизированного манипулятора с компьютерным управлением, пробника ближнего поля и анализатора спектра, управляемым при помощи программного обеспечения EMViewer. Диагностические возможности EMProbe позволяют инженерам сократить время тестирования более чем на два порядка. Это позволяет инженерам более быстро и качественно анализировать полученные данные. Удобный в использовании роботизированный манипулятор управляет движением пробника в желаемом для Вас направлении, в то время как внешний анализатор спектра проводит измерения электромагнитных полей в ближней зоне. В зависимости от желаемого размера и разрешения могут использоваться различные типы роботизированных манипуляторов.

EMProbe одно из лучших решений для проверки высокоинтегрированных сборок на печатных платах.

Сферы применения сканеров ближнего поля

В автомобилестроении EMScanner используется для анализа электрических и электромеханических узлов в перспективных электрических автомобилях, тяжелых промышленных машинах и системах по автопилотированию. В системах автопилотирования необходимо отслеживать электромагнитное экранирование между шинами данных и систем питания, а также экранирование от различных индустриальных шумов, влияющих на устойчивую работоспособность электрических систем.

Также сканеры ближнего поля востребованы при изготовлении плат с высокой степенью интеграции, так как на работу электронных устройств влияет большое количество расположенных рядом элементов.