NĚKTERÉ OTÁZKY PŘEDCERTIFIKAČNÍCH TESTŮ EMC

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF RADIO ELECTRONICS NĚKTERÉ OTÁZKY PŘEDCERTIFIKAČNÍCH TESTŮ EMC SOME ASPECTS OF EMC PRE-COMPLIANCE TESTING DIZERTAČNÍ PRÁCE DOCTORAL THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Ing. Rostislav Vídenka prof. Ing. Jiří Svačina, CSc. Ing. Jiří Dřínovský, Ph.D. BRNO, 29

2 Abstrakt Tato dizertační práce se zabývá předcertifikačními testy EMC se zaměřením na měření vyzářeného rušení. Práce shrnuje dosavadní poznatky omezování vlivu rušivého elektromagnetického pozadí a zaměřuje se na omezování vlivu nedokonalostí pracoviště a na výsledky měření vyzářeného rušení. Dále je popsán postup pro kalibraci předcertifikačního měřicího pracoviště s využitím speciálních signálových zdrojů spolu s doporučeními, kterým bodům při kalibraci je nutné věnovat pozornost. Jsou zde uvedeny výsledky porovnání měření v plně a v částečně bezodrazových komorách. Probrány jsou některé metody k potlačování vlivu rušivého elektromagnetického pozadí na výsledky měření vyzářeného rušení. Velká pozornost je pak věnována výběru a sestavení pracoviště na otevřeném prostředí a doporučením pro jeho minimální rozměry. V závěru práce je uveden doporučený postup pro předcertifikační měření vyzářeného rušení se zohledněním dostupného přístrojového vybavení. Klíčová slova Předcertifikační měření, EMC, CNE, ERS, OATS, měření vyzářeného rušení.

3 Abstract This doctoral thesis deals with EMC pre-compliance testing of radiated disturbance. The thesis summarizes present pieces of knowledge about restricting of disturbing ambient signals and focuses on restricting of test site imperfection influence on the measurement results. Pre-compliance test site calibration uses comparison signal sources. There were added up the recommendations for calibration steps, too. The semi-anechoic vs. fully-anechoic chambers measurements results were compared. Some methods for dealing with ambient disturbing signals were discussed and high attention was applied to the test site choice and the minimal dimension geometry was recommended. There are presented recommendations for pre-compliance radiated disturbance measurements in the conclusion with the stress on available test equipment. Keywords Pre-compliance testing, EMC, CNE, ERS, OATS, radiated disturbance measurement.

4 Prohlášení Prohlašuji, že svou dizertační práci na téma Některé otázky předcertifikačních testů EMC jsem vypracoval samostatně pod vedením školitele a s použitím odborné literatury a dalších informačních zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené dizertační práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořením této dizertační práce jsem neporušil autorská práva třetích osob, zejména jsem nezasáhl nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a jsem si plně vědom následků porušení ustanovení 11 a následujících autorského zákona č. 121/2 Sb., včetně možných trestněprávních důsledků vyplývajících z ustanovení 152 trestního zákona č. 14/1961 Sb. V Brně dne 31. srpna 29 autor práce Bibliografická citace VÍDENKA, R. Některé otázky předcertifikačních testů EMC. Dizertační práce. Brno: FEKT VUT v Brně, stran.

5 Seznam zkratek AV CE CNE CSS EMC EMI EMS ERS EUT FAC LISN OATS P QP SA SAC Average Value, střední hodnota Conformité Européenne, prohlášení o shodě Comparison Noise Emitter Comparison Signal Source, speciální signálový zdroj Electromagnetic Compatibility, elektromagnetická kompatibilita Electromagnetic Interference, elektromagnetické rušení Electromagnetic Susceptibility, elektromagnetická odolnost Emission Reference Source Equipment under Test, zkoušené zařízení Fully Anechoic Chamber, plně bezodrazová stíněná komora Line Impedance Stabilization Network, umělá síť (umělá zátěž vedení) Open Area Test Site, testovací pracoviště na otevřeném prostranství Peak, špičkový Quasi-Peak, kvazi (částečně) špičkový Site Attenuation, útlum stanoviště Semi Anechoic Chamber, částečně bezodrazová stíněná komora

6 Obsah 1 Úvod Úvod do problematiky Rozbor současného stavu Odlišnosti předcertifikačních testů EMC od testů plnohodnotných Měřicí přístroje pro předcertifikační testy vyzářeného rušení Sondy blízkého pole Testovací metody, postupy Testovací místo Největší problémy běžných měřicích stanovišť testovacích míst Vnější rušivé signály Metody měření vyzářeného rušení za přítomnosti vnějšího rušivého pozadí Substituce vnějších rušivých signálů (signal substitution) Zkrácení měřicí vzdálenosti Lineární subtrakce měřeného a rušivého signálu Průměrování Koherentní příjem Speciální signálové zdroje Měřicí antény Neurčitosti měření Cíle dizertace 21 2 Doporučení pro používání speciálních signálových zdrojů Vliv pozice ERS generátoru na odchylku měřené intenzity pole Vliv pozice ERS generátoru na odchylku měřené intenzity pole ve stíněné místnosti Kalibrace předcertifikačního pracoviště s využitím speciálních signálových zdrojů Praktické zkušenosti s používáním ERS a CNE zdrojů a jejich měření 45 3 Porovnání výsledků měření vyzářeného rušení získaných v částečně bezodrazových a plně bezodrazových komorách Vliv zemní roviny v částečně bezodrazové komoře Porovnání výsledků měření vyzářeného rušení získaných v částečně bezodrazových a plně bezodrazových komorách 48 4 Metody měření za přítomnosti vnějšího rušivého elektromagnetického pozadí Zkrácení měřicí vzdálenosti Lineární subtrakce 57 5 Testovací pracoviště na otevřeném prostranství 59 6 Doporučení pro předcertifikační měření vyzářeného rušení Měřič rušení Přijímací anténa Testovací místo Doporučený postup při předcertifikačním měření vyzářeného rušení 78 7 Závěr 82 8 Literatura 83

7 1 Úvod 1.1 Úvod do problematiky Elektromagnetická kompatibilita (EMC) je stále se rozvíjející vědní obor zabývající se zjednodušeně řečeno koexistencí elektrických strojů a přístrojů. Jednoduše vysvětleno, EMC je o tom, že žádný přístroj využívající ke své činnosti elektrické energie by neměl svou činností rušit jiné přístroje a zároveň by se tento přístroj neměl ve své činnosti nechat ovlivnit jinými přístroji, nebo přírodními vlivy. Testy EMC se dělí do dvou oblastí, a to na EMS elektromagnetickou susceptibilitu, neboli odolnost a na EMI elektromagnetickou interferenci, neboli rušení. Obě skupiny je možné ještě dále dělit na menší podskupiny podle typu měření. U EMI to je např. rušení po vedení, rušení vyzářené do prostoru atd. U EMS to může být odolnost proti elektrostatickým výbojům ESD, odolnost proti poklesům napájecího napětí atd. Měření vyzářeného rušení spadá do oblasti EMI. V rámci Evropské unie musí všechny prodávané výrobky splňovat přísné evropské normy na bezpečnost, na ochranu zdraví, ochranu životního prostředí, atd., čímž se prokazují značkou CE. Součástí těchto zkoušek jsou i zkoušky elektromagnetické kompatibility. Testy EMC jsou prováděny oznámenými subjekty (nebo také kompetentními orgány, Notified body, [1]) a zajišťují je výrobci působící v EU nebo dovozci do EU. Oznámenými subjekty v České republice jsou například: VOP-26 Šternberk, s.p. (VTÚPV Vyškov), TÜV SÜD Czech, s.r.o. Praha, Elektrotechnický zkušební ústav, s.p. Praha, Ve své dizertační práci Některé otázky předcertifikačních testů EMC se budu zabývat specifickou částí předcertifikačních testů EMC, a to testy vyzářeného rušení. Tato oblast je poměrně málo publikovaná, ale o to zajímavější pro mnohé průmyslové podniky. Kmitočtové pásmo, ve kterém se vyzářené rušení měří, je od 3 do 1 MHz. Co to vlastně jsou předcertifikační testy? Můžeme říci, že předcertifikační testy EMC jsou testy, které nejsou prováděny oznámeným subjektem, nebo které v určitém ohledu nejsou prováděny podle platných norem a doporučení. Například neodpovídá použitá měřicí metoda, přístroje, pracoviště atd. Čím je více odchylek od standardních postupů měření, tím více narůstá neurčitost (chyba) měření. Testy i přes zjednodušení a omezení stále musí mít odpovídající vypovídací hodnotu, tedy aby po provedení předcertifikační testů byla velká pravděpodobnost, že náš výrobek projde úspěšně zkouškami v certifikované laboratoři

8 Smysl předcertifikačních testů spočívá: Ve zkrácení doby vývoje. Vzhledem k tomu, že vybudování certifikované zkušebny je velmi finančně náročné, je zkušeben malé množství a tak jsou delší čekací doby na provedení potřebných zkoušek. Pro některé zájemce o testy ve zkušebně může být i samotná cesta do zkušebny časově náročnější. V úspoře financí. Jeden test ve zkušebně stojí cca 2. Kč. Je potřeba více různých testů, a tak se opakované testy (v případě že výrobek předepsané normy na poprvé nesplní) mohou dosti prodražit. V získání informací o tom, jak která změna návrhu ovlivňuje EMC vlastnosti výrobku. Pokud mám možnost okamžité kontroly provedených úprav na výrobku, získám zkušenosti pro konstrukci dalších výrobků. Chyby návrhu či funkčnosti výrobku jsou odhaleny již v ranných fázích vývoje. Tímto se snižují celkové náklady a zkracuje doba vývoje. Ve zkvalitnění EMC vlastností výrobku. Je možné ihned ověřit funkčnost vyvíjeného zařízení a také vlastnosti ověřovat dále v průběhu celého vývoje (obrázek 1.1), a tak dosáhnout optimálního návrhu. Pak zařízení bude vyzařovat méně, než kdyby v průběhu jeho vývoje bylo hledisko EMC zanedbáno a úroveň vyzařování by se upravovala až na téměř hotovém výrobku. Obrázek 1.1 velmi názorně ukazuje příklad postupu při vývoji výrobku s využitím předcertifikačních testů. To zda výrobek v jednotlivých fázích vývoje projde nebo, je dáno výsledky nejen předcertifikačních testů. Obrázek 1.1. Cyklus vývoje výrobku [2] Ačkoliv se může zdát, že předcertifikační testy mají jen samé výhody, tak díky jejich zjednodušení oproti plnohodnotným testům EMC mají vyšší neurčitost měření. Tato nevýhoda je ale mnohonásobně vyvážena úsporami nejen financí, ale především času během vývoje výrobku.

9 1.2 Rozbor současného stavu V současnosti je mnoho názorů, jak dělit EMC testy. Některé prameny [3] rozdělují testy elektromagnetické kompatibility na: certifikované, produkční, diagnostické, předcertifikační. Certifikované zkoušky jsou prováděny v oznámených subjektech (zkušebnách) dle platných EMC norem a doporučení. Výhodou těchto zkoušek je správnost výsledků a jejich uznání jinými subjekty a také opakovatelnost měření. Onou správností se myslí to, že naměřené výsledky v jedné akreditované zkušebně by se měly shodovat s výsledky z jiné zkušebny. Nevýhodou akreditovaných (certifikovaných) měření je především jejich cena. Produkční testy nacházejí uplatnění spíše u velkovýrobců a slouží ke sledování úrovně EMC vlastností výrobků v průběhu výroby, a to hlavně z dlouhodobého hlediska, nebo při změně některé součásti výrobku. Předcertifikační testy EMC jsou dnes prováděny nejvíce samotnými výrobci produktů (výrobků), kteří se tak snaží ušetřit nejen finanční prostředky, ale především čas. Každý výrobek je odlišný a tak si výrobci předcertifikační testy EMC uzpůsobují nejen podle vlastních potřeb a i podle možností jejich přístrojového vybavení. Takovéto testy je možné dělit podle toho, kdy nebo jak se v průběhu vývoje provádí: testy dělané na výrobku těsně před návštěvou certifikované zkušebny, testy uskutečňované v průběhu vývoje výrobku, speciální testy dle vlastních norem výrobců, příkladem je automobilový průmysl. Samostatnou skupinou by mohly být i testy necertifikované, tedy ty, které splňují veškeré požadavky na certifikované pracoviště (oznámený subjekt), ale nemají potřebné schválení. Pokud se na rozdělení EMC testů podíváme více s nadhledem, zjistíme, že se testy dají v podstatě rozdělit na testy plnohodnotné (certifikované) a na testy předcertifikační. Rozhodovací úrovní v tomto případě je skutečnost, zda jsou testy prováděny přesně dle norem, nebo se v nějakém bodě odchylují. Vzhledem k tomu, že se předcertifikační testy dělají na různých pracovištích, s různým vybavením a pro různé potřeby, neexistuje doposud jednotná metodika měření vyzářeného rušení v rámci předcertifikačních testů EMC.

10 1.3 Odlišnosti předcertifikačních testů EMC od testů plnohodnotných Předcertifikační testy se od testů plnohodnotných certifikovaných mohou odlišovat v použitých měřicích přístrojích, v testovacích postupech a nebo v testovacím místě. Zkráceně ČÍM, JAK a KDE Měřicí přístroje pro předcertifikační testy vyzářeného rušení Měřicí přístroje se svými vlastnostmi nejsou dominantním zdrojem neurčitostí měření [4]. Normy pro EMC uvádějí měřiče rušení [5,6] jako druhý největší zdroj neurčitostí. Běžný uživatel však tuto neurčitost nemůže ovlivnit jinak, než případnou výměnou stávajícího měřiče rušení za přístroj s lepšími parametry, ať už určeným pro předcertifikační nebo přímo pro plnohodnotné testování. Dnes vyráběné přístroje pro předcertifikační testy EMC vyhovují většině, nebo dokonce splňují všechny požadavky normy CISPR 16-1 [5]. Hlavní parametry, které by měřiče rušení měly pro předcertifikační testy splňovat: Kalibrovaný snímač rušivých signálů pro požadovaný rozsah kmitočtů, (anténa, proudová sonda, umělá síť LISN, absorpční kleště atd.) včetně propojovacích kabelů. Měřič rušení pro daný kmitočtový rozsah (měřicí přijímač, spektrální analyzátor nebo spektrální analyzátor s preselektorem) s předepsanými šířkami pásma a detektory (P, QP, AV) dle CISPR Orientační měření EMI lze uskutečnit i při nedodržení některých požadavků CISPR 16-1 např. jiné šířky mezifrekvenčního pásma (zejména při měření úzkopásmových rušivých signálů). Šířky mezifrekvenčního pásma EMC měřičů rušení (spektrálních analyzátorů, přijímačů) jsou uvedeny v tabulce 1.1. Tab Šířky mf. pásma EMC měřičů rušení Rozsah kmitočtů Šířka propustného pásma měřiče rušení 9 15 khz 2 Hz 15 khz 3 MHz 9 khz 3 1 MHz 12 khz > 1 GHz 1 MHz Měření s jinými šířkami mf. pásma (např. 1 khz nebo 1 khz u klasických spektrálních analyzátorů) je možné, ale výsledky nelze přímo porovnat s limity uvedenými v EMC normách, protože jsou to hodnoty v decibelové míře. Naměřenou hodnotu napětí U 1 (např. v dbµv/m) u širokopásmového signálu lze přepočítat na hodnotu U 2 s jinou požadovanou šířkou pásma s využitím následujících vztahů [1]

11 [ db] B B 2 Δ U = 2 log, (1) kde B 1 a B 2 jsou šířky propustných pásem a rozdíl U se připočítá k naměřenému napětí U 1 dle rovnice U 2 = U 1 + ΔU. (2) Mimo specifických šířek propustného pásma detektoru mají měřiče rušení kvazišpičkový (QP) detektor. Většina limitů rušení dané normou je stanovena právě s jeho použitím. K některým měření však postačí pouze špičkový detektor (P). Jsou-li totiž změřené hodnoty pod dovolenou hranicí (udané v kvazi-špičkových či středních hodnotách), je měření dostačující a není nutno provádět měření s dalšími typy detektorů. To je dáno tím, že úroveň změřená P detektorem je vždy při porovnání s ostatními typy detektorů nejvyšší. Naměřené hodnoty QP, příp. AV by těmto mezím určitě také vyhověly. Při měření úzkopásmových rušivých signálů je QP P. Odezva špičkového detektoru je vždy nejrychlejší a tak i certifikované laboratoře nejdříve provedou průzkum pásma pomocí špičkového detektoru, a pokud hodnoty někde překračují povolenou mez, tak se následně provede měření pomocí kvazšpičkového detektoru. Měření s QP detektorem je ve většině případů nesrovnatelně pomalejší než měření s P detektorem. Pro korektní měření širokopásmového rušení je však nutno použít QP detektor Sondy blízkého pole Velmi častým technickým vybavením pro necertifikovaná měření a předcertifikační testy jsou speciální měřicí sondy pro měření blízkého elektrického, příp. magnetického pole. Tyto malé ruční ( očichávací ) antény se užívají zejména při vývoji a diagnostice elektronických zařízení (obrázek 1.2), pro sledování vyzařování součástek a bloků přímo uvnitř vyvíjeného zařízení, pro co nejpřesnější vyhledání zdroje rušivého signálu, příp. pro zjišťování míst elektromagnetických netěsností ve stínicích krytech. Obrázek 1.2. Sonda blízkého elektrického pole společnosti Agilent

12 Měření s využitím sond blízkého pole nejsou regulována žádnými normami a jde jen o zjištění relativní míry rušivého vyzařování v daném místě, či v daném obvodu Testovací metody, postupy Testovací metody a postupy se obvykle neodchylují (úmyslně) od požadavků norem pro plné testy EMC. Případné odchylky souvisejí spíše s odchylkami technických parametrů použitých přístrojů (viz. kapitola 1.3.1) nebo s vhodností (nevhodností) použitého testovacího pracoviště. Pokud to přístrojové vybavení umožňuje, je velmi výhodné držet se předepsaných postupů měření, neboť jen tak je možné udržet neurčitosti měření na nízkých úrovních Testovací místo Oznámené subjekty k zajištění definovaných a opakovatelných podmínek pro měření vyzářeného rušení provádějí měření ve stíněných částečně bezodrazových komorách (semi-anechoic chamber, SAC). Výhody a důvody při používání těchto komor jsou dva. Stínění komory slouží k potlačení rušivého elektromagnetického pozadí, které by mohlo v mezních případech svou intenzitou překrýt signál ze zkoušeného zařízení (EUT). Dále by silné EM pozadí mohlo přetížit vstupní obvody měřiče rušení a uvést je tak do nelineární oblasti nebo je dokonce poškodit. Stínicí účinnost komor by měla být minimálně 8 db, lépe však 1 db. Druhou předností je definované prostředí pro šíření EM vlnění. Stěny a strop komory jsou obloženy absorpčním materiálem, který zabezpečuje, aby se ze zkoušeného zařízení (EUT equipment under test) směrem k měřicí anténě šířila pouze vlna přímá a vlna odražená (obrázek 1.3), která se odráží od vodivé zemní roviny (podlaha). V místě přijímací antény se obě vlny setkávají s různým fázovým posunem a pro nalezení maxima intenzity elektrického pole na daném kmitočtu je potřeba výškové pohybování, skenování, přijímací anténou. Obrázek 1.3. Vliv zemní vodivé roviny Testovací pracoviště je dominantní a nejčastější zdroj odchylek předcertifikačních testů od plných testů EMC obzvláště při měření vyzářeného rušení, kdy se rušení v kmitočtovém pásmu 3 až 1 MHz šíří prostorem od zdroje rušení směrem k přijímací anténě. Předcertifikační měření většinou neprobíhá v bezodrazových nebo částečně bezodrazových komorách (anechoic, semi-anechoic room), ani ve stíněných komorách,

13 ale na běžných pracovištích. Dalším EMC pracovištěm je pracoviště na volném prostranství (OATS open area test site, které je uvedeno na obrázku 1.4), které však nevyhovují požadavkům normy CISPR 16-1 na parametry měřicího stanoviště. Signály z okolí (např. rozhlas, mobilní sítě ) mohou svou intenzitou překrýt signály z měřeného zařízení a navíc jsou kmitočtově a amplitudově nestálé. Hlavními příčinami volby necertifikovaných měřicích stanovišť jsou důvody ekonomické, finanční a prostorové. Obrázek 1.4. Minimální doporučené rozměry plochy bez předmětů Největší problémy běžných měřicích stanovišť testovacích míst Při měřeních na běžných pracovištích, jakými jsou například školní laboratoře, klasické místnosti a třeba i měřicí stanoviště na střeše budovy, je měření vyzářeného rušení komplikováno dvěma skutečnostmi a to: vnějšími rušivými signály (rušivé elektromagnetické pozadí, background ambient interference), a zkreslením měření vlivem nedokonalostí měřicího místa (test-site distortion). Oba tyto faktory jsou vzájemně na sobě nezávislé a je nutné je řešit odděleně.

14 1.4 Vnější rušivé signály Vnější rušivé signály (anglicky Ambients) je elektromagnetické vlnění vyskytující se v prostoru kolem nás. Zdroje rušivého pozadí jsou přírodní nebo uměle vyvolané lidskou činnosti. Velkým zdrojem rušení je průmyslová činnost a různé druhy bezdrátového vysílání či komunikací. Tyto signály pak mohou být jak čistě náhodné (blesk, elektrický oblouk ), relativně stále, případně i s různými druhy modulací (rádiové a televizní vysílání, mobilní komunikace ). Důvody, proč je vnější rušení tolik zmiňované v souvislosti s předcertifikačními testy vyzářeného rušení, pokud se nevyužívá elektromagneticky stíněného prostředí, jsou následující: Vnější rušivé signály jsou hlavním zdrojem nepřesností (neurčitostí). Při měření je nutno odlišit vnější rušivé signály od měřených signálů ze zkoušeného zařízení (EUT), což někdy může být obtížné, pokud je signál EUT a signál rušivého pozadí na stejném nebo přibližně stejném kmitočtu. V městských lokalitách mohou vnější rušivé signály (rozhlasové a TV vysílání, rádiová komunikace, energetická rušení) zcela překrýt měřené signály EUT a také může úroveň vnějšího rušení přesáhnout emisní limity daného zkoušeného zařízení o 3 až 4 db. Mimo rušení způsobeného lidskou činností jsou tyto signály i přírodního původu, například výboje v atmosféře blesky, atmosférický šum, záření z vesmíru. Vnější rušivé signály mohou, pokud se jim nevěnuje dostatečná pozornost, způsobit chyby předcertifikačních měření až několik desítek db. 1.5 Metody měření vyzářeného rušení za přítomnosti vnějšího rušivého pozadí Existuje mnoho metod, jak omezovat vliv vnějších rušivých signálů [7, 8, 9, 1] a v následujících kapitolách jsou naznačeny některé z těchto postupů Odladění vnějších rušivých signálů (off-tuning the EMI receiver) Kmitočet, příp. šířka pásma měřicího přijímače (analyzátoru) se nastaví tak, aby se odladil (odfiltroval) vnější rušivý signál, ale ne měřený signál EUT. Metoda je spolehlivá zejména u úzkopásmových signálů a pro takové vnější signály, jejichž kmitočty jsou různé od kmitočtů měřených signálů EUT. V některých případech lze na základě práce s decibelovými hodnotami úroveň rušení odhadnout i v případě rušení na stejných kmitočtech. A to tak, že pokud se po zapnutí EUT měřená úroveň napětí zvýší o 3 db, tak intenzita rušení z EUT je přibližně poloviční než intenzita rušivého pozadí. Při zvýšení o 6 db je intenzita přibližně stejná

15 jako pozadí a při zvýšení o 1 db je intenzita signálu z EUT přibližně trojnásobná než intenzita rušivého pozadí Substituce vnějších rušivých signálů (signal substitution) Substituce vnějších rušivých signálů je založena na předpokladu, že se rušivé pozadí frekvenčně ani úrovňově během bezprostředně po sobě jdoucích měřeních nezmění. Tato metoda existuje ve dvou variantách. 1. varianta: Na zvoleném kmitočtu se uskuteční měření signálu EUT a vnějšího rušení. Poté se EUT nahradí signálním generátorem s připojenou vhodnou anténou. Úroveň signálu z generátoru se nastavuje tak, aby na měřicím přijímači (který stále přijímá vnější rušení) byla stejná měřená úroveň jako při měření EUT. Pak výkon vyzařovaného signálu EUT P R (bez vnějšího rušení) bude P [ dbm] P [ dbm] L[ db] G [ db] =, (3) R G + kde P G je výstupní výkon signálního generátoru L je útlum kabelu mezi generátorem a anténou G TA je zisk vysílací antény. 2. varianta: Na zvoleném kmitočtu se uskuteční měření signálu EUT a vnějšího rušení. Po vypnutí EUT se signální generátor připojí přímo k měřicímu přijímači (ten stále přijímá vnější rušivé signály). Úroveň signálu z generátoru se nyní nastaví tak, až údaj měřicího přijímače bude stejný jako při vlastním měření. Pak výkon vyzařovaného signálu EUT P r (bez vnějšího rušení) [ dbm] P [ dbm] L[ db] P R = G, (4) kde P G je výstupní výkon signálního generátoru L je útlum kabelu mezi generátorem a měřičem rušení. Měření s využitím druhé varianty je přibližně dvojnásobně rychlejší než s variantou první. Substituce vnějších rušivých signálů je metoda vhodná jen pro několik frekvenčních bodů, protože je poměrně pracná a tím i časově náročná. Mimo časové náročnosti je další nevýhodou nemožnost použít metody odladění vnějších rušivých signálů i této metody k měření modulovaných signálů Zkrácení měřicí vzdálenosti Zkrácení měřicí vzdálenosti mezi EUT a měřicí anténou se zvětší relativně velikost měřených signálů EUT vůči vnějším rušivým signálům. Např. zkrácením měřicí vzdálenosti z 1 m na 3 m (příp. ze 3 m na 1 m) se zvětší intenzita elektrického pole měřeného signálu EUT o 1,5 resp. 9,5 db. Obdobným způsobem je nutno přepočítat mezní hodnoty (limity) stanovené normami. TA

16 Je nutné dbát na situaci, kdy je měřicí vzdálenost zkrácena ne méně než jeden metr, protože pak výsledky měření mohou být nesprávné vzhledem k měření v blízké zóně elektromagnetického pole Lineární subtrakce měřeného a rušivého signálu Metoda lineární subtrakce, neboli odečítání, měřeného a rušivého signálu je založena, stejně jako metody předešlé, na předpokladu, že se charakter rušivého pozadí se během dvou po sobě jdoucích měřeních nezmění. Některé EMC měřiče rušení pro předcertifikační testování mohou tuto metodu navíc obsahovat jako jednu z doplňkových funkcí a usnadňovat tak měření. Obrázek 1.5: Princip lineární substrakce měřeného a rušivého signálu Pro měření se nejdříve přichystá měřicí pracoviště a na své místo se umístí i zkoušené zařízení (EUT), které se zatím ale neuvede v činnost. Dále se postupuje podle následujících kroků (principiálně zobrazených na obrázku 1.5): o V prvním kroku je EUT vypnuto, přepínač S (na obrázku 1.5) je v poloze normální a z výstupu detektoru jsou přiváděny jen vnější rušivé signály ve zvoleném frekvenčním pásmu. o V druhém kroku se přepínač S přepne do polohy držet, kdy jsou vnější rušivé signály digitalizovány a uloženy do paměti přijímače, příp. počítače. o V třetím kroku je EUT zapnuto, přepínač S je přepnut do polohy rozdíl a z výstupu detektoru jsou nyní přivedeny měřené signály (současně signály z EUT a rušení EM pozadí). Rozdílový zesilovač realizuje rozdíl aktuálního signálu (EUT + rušení) a signálu uloženého v paměti přijímače (rušení). Napětí na výstupu logaritmického zesilovače je dáno rovnicí [ S( t) + R ( t) ] R ( t) U ( t) = R D, (5) kde S je měřený rušivý signál emitovaný EUT, R R je aktuální rušivý signál (režim rozdíl) a R D je rušivý signál uložený v paměti přijímače (režim držet).

17 Při R R R D je (indikované) napětí prakticky rovno měřenému rušení emitovaného EUT => virtuální EM nerušený prostor. Poznámka: ve většině případů se hodnoty měří v jednotce dbµv a k ukládání hodnot se používá osobní počítač. Pak je třeba data zpracovat např. v programu MS Excel odlogaritmováním decibelových hodnot, následně jejich odečtením a logaritmováním rozdílu. Podmínky správné funkce: Vnější rušivé signály (EM pozadí) musí být časově a kmitočtově stabilní. Přechodná rušení nejsou dostatečně eliminována. Proměnlivost rušivého pozadí je hlavní příčinou toho, že výsledky potlačení nejsou vždy dostatečné. Ke zlepšení je vhodné celý proces (načtení i odečet) několikrát opakovat a měřit raději v užším pásmu kmitočtů. Rozdílové měření (Diference) je vhodné provést vždy bezprostředně po načtení EM pozadí do paměti (Hold). Měřicí přijímač musí pracovat v lineárním režimu vůči měřeným signálům i vůči vnějšímu rušení Průměrování Některé měřiče rušení mají i další funkce zvyšující jejich užitnou hodnotu, například průměrování naměřených hodnot. Většinou je možné nastavit, z kolika vzorků bude výsledná hodnota počítána, např. 1. Při použití průměrování není prodloužení měření časově významné, záleží samozřejmě na přístroji a na počtu vzorků k průměrování. Při průměrování s deseti vzorky je prodloužení třeba jen o jednu pětinu. Tuto metodu je v podstatě možné kombinovat se všemi metodami měření za přítomnosti vnějšího rušení, ale je třeba věnovat pozornost typu měřeného signálu. Pokud má signál náhodný charakter, jako například šum, pak tato metoda vede ke zkresleným výsledkům naměřená hodnota je nižší. Pokud by bylo měření pouze poměrové (šlo by jen o zjištění odchylek), pak průměrování účinně omezuje náhodné signály elektromagnetického pozadí Koherentní příjem Téměř všechny metody měření za přítomnosti vnějšího rušivého pozadí mají společnou nevýhodu, a to, že nejsou časově synchronní. Tímto je myšleno, že např. u metody lineární subtrakce se rušivé pozadí ukládá do paměti (počítače či měřicího přijímače) v jiný časový okamžik než signály z EUT + rušivé pozadí. Tuto záležitost elegantně řeší přístroj popsaný v [11] příp. [12]. Měřicí systém se sestává ze dvou antén, dvojitého frekvenčně i fázově synchronního přijímače a osobního počítače pro zpracování dat. Princip měření dle obrázku 1.6 je následující: anténa A přijímá jak signály ze zkoušeného zařízení, tak i rušivé pozadí. Druhá, referenční, anténa B přijímá pouze rušivé pozadí. Podmínkou správné funkce je, aby intenzita pole ze zkoušeného zařízení byla v místě antény B alespoň o 2 db nižší než u antény A. Tohoto je dosaženo tím, že anténa B je od zkoušeného zařízení vzdálená minimálně o desetinásobek měřicí vzdálenosti, která je mezi anténou A a zkoušeným

18 zařízením. Anténu B je možné umístit třeba i na střechu budovy nebo jiné méně chráněné místo. Takto se rozdíl intenzit pole zkoušeného zařízení mezi anténami ještě zvýší a dále je referenční anténa B vystavena teoreticky silnějšímu rušivému pozadí. Obě antény mají mít, pokud možno, stejnou směrovou orientaci. Obrázek 1.6. Princip koherentního měření [11] Vlastní měření je pak zajišťováno dvojitým přijímačem (podle [11] se chová jako spektrální analyzátor), který je frekvenčně i fázově synchronní. Tímto je zajištěno, na rozdíl od dříve zmíněných metod potlačování vlivu rušivého pozadí, že se pozadí (anténa B) a pozadí + signály ze zkoušeného zařízení (anténa A) měří přesně ve stejný časový okamžik. Tímto způsobem je tedy možné potlačovat i rušivé pozadí, které je modulované frekvenčně i amplitudově. Systém by měl být schopný potlačit dle [11] vliv rušivého elektromagnetického pozadí až o 4 db a u slabších signálů běžně o 2 25 db. V původní literatuře [11] ale není zmíněno, jaký vliv bude mít rozdíl průběhu rušivého pozadí mezi oběma anténami. Přijímací antény se totiž nenacházejí na stejném místě, takže je velmi pravděpodobné, že se intenzity pole rušivého pozadí na jednotlivých kmitočtech budou lišit. Možným řešením by bylo, provést ještě před zapnutím zkoušeného zařízení kalibrační proměření rušivého pozadí na obou anténách, kterým by se sjednotily průběhy z obou antén, tak aby poměr intenzit na každém kmitočtu byl stejný.

19 1.6 Speciální signálové zdroje K zajištění definovaných podmínek a opakovatelnosti měření používají oznámené subjekty (certifikované laboratoře) pro plnohodnotné testy EMC částečně bezodrazovou stíněnou komoru. Pro předcertifikační testy, kde je důraz kladen především na nízkou pořizovací cenu měřicího vybavení, je takováto komora nepřijatelná. Například komora pro třímetrovou měřicí vzdálenost stojí přibližně tři milióny korun, což by byla největší položka z celkových nákladů na potřebné měřicí vybavení. Díky tomu byly hledány způsoby, jak se přiblížit při měření na běžném pracovišti k výsledkům získaným v částečně bezodrazové komoře. Velmi dobrým řešením je použití speciálních signálových zdrojů, které byly pro tento účel vymyšleny. Další využití a poznámky k měření s těmito zdroji jsou uvedeny v [14]. Speciální signálové zdroje jsou generátory přesných signálů pro příslušný rozsah kmitočtů (např. od 1 MHz do několika GHz) realizované buď jako širokopásmový zdroj bílého šumu (Comparison Noise Emitter CNE, obrázku 1.7), nebo jako tzv. hřebenové generátory (Emissions Reference Source ERS, obrázku 1.8) generující husté spektrum kmitočtových složek (např. s odstupem 2 MHz, nebo 1 MHz). Speciální signálové zdroje mají vysokou časovou a frekvenční stabilitu a jsou přesně změřeny pro jednu (nejčastěji 3 m), nebo i více měřicích vzdáleností dle standardů pro měření vyzářeného rušení. Tyto výsledky jsou pak dodávány výrobcem spolu se zdrojem jako kalibrační hodnoty (příklad kalibračních hodnot je na obrázku 1.9), které mohou být doplněny i o hodnoty měřené přímo na výstupu zdroje (obrázek 1.1) pro snazší ověření funkce zdroje, nebo i pro měření na otevřeném pracovišti (Open Area Test Site OATS). Na základě toho, že jsou zdroje přesně měřeny jejich výrobcem a toho, že je jejich výstup časově stabilní, je možné je použít ke kalibraci našeho pracoviště pro předcertifikační měření vyzářeného rušení. Když změříme speciální signálový zdroj na našem pracovišti, tak vlivem jeho nedokonalostí se výsledky budou lišit od kalibračních hodnot zdroje. Rozdíly mezi těmito průběhy pak tvoří korekční hodnoty pro měření zkoušeného zařízení. Korekci pro jeden kmitočet vypočítáme podle následující rovnice [ db] E [ dbμv m] E [ dbμv m] korekce = /, (6) KAL / MER kde E KAL je intenzita pole změřená výrobcem zdroje při kalibraci E MER je intenzita pole změřená na našem pracovišti. Při vlastním měření zkoušeného zařízení je výsledná intenzita pole E na daném kmitočtu daná součtem korekce a naměřené hodnoty intenzity E EUT pole dle vzorce [ dbμ V / m] korekce[ db] + EEUT [ dbμv m] E = /. (7)

20 Obrázek 1.7: CNE III od firmy York EMC Services Ltd [13] Obrázek. 1.8: Emissions Reference Source od firmy Laplace Instruments

21 Obr. 1.9: Typické kalibrační hodnoty intenzity elektrického pole zdroje CNE III měřené ve vzdálenosti 3 m [13] Obr. 1.1: Typický výstupní výkon zdroje CNE III měřený přímo na jeho výstupu [13] Postup kalibrace pracoviště s využitím speciálních signálových zdrojů je následující: Speciální signálový zdroj se umístí do místa, kde bude umístěno zkoušené zařízení (EUT) během měření. Změří se zdrojem vyzařované spektrum (E MER ) a hodnoty se zaznamenají. Důležité je, aby zdroj byl kalibrován pro tu měřicí vzdálenost, kterou bude při měření EUT použita. Za předpokladu časové a frekvenční stálosti zdroje víme, jaké hodnoty intenzity pole bychom měli naměřit. Rozdíly (v db) hodnot naměřených E MER a referenčních (kalibračních) dat speciálního signálového zdroje E KAL podle (6) na jednotlivých kmitočtech určují korekční hodnoty (korekce) našeho pracoviště, které se pak připočítají k naměřeným hodnotám z EUT (E EUT ) podle (7).

22 Rozdíly mezi naměřenými a referenčními hodnotami speciálního signálového zdroje jsou dány neideálností užitého pracoviště pro předcertifikační testy a dalšími faktory v měřicím řetězci včetně vlivu antény (anténního faktoru) a měřicího přijímače. Některé měřiče rušení pro předcertifikační testy umí využívat speciální signálové zdroje včetně vložení jejich referenčních (kalibračních) dat a automaticky korigovat naměřené hodnoty během měření EUT. Výhody a nevýhody speciálních signálových zdrojů: mezi výhody patří: cena zlomku částečně bezodrazové stíněné komory, přenosnost, nevýhody: neřeší problémy s rušivým pozadím. Použitím speciálního signálového zdroje v podstatě obejdeme i potřebu mít anténu se známým anténním faktorem, protože jeho velikost (při jeho neznalosti) bude zahrnuta v korekčním faktoru pracoviště při jeho kalibraci.

23 1.7 Měřicí antény Nejpodstatnějším údajem u antén pro EMC měření je anténní faktor (AF), který udává, v jaké míře (jak dobře) anténa dokáže převést intenzitu elektrického pole na elektrické napětí, které je měřeno měřičem rušení AF [ db m] = E[ dbμv / m] U[ dbμv ] /, (8) kde E je intenzita elektrického pole v místě antény a U je napětí na svorkách antény. Téměř vždy je pak k anténě dodáván i propojovací kabel, se kterým byla anténa kalibrována, a tak se vlastně tento kabel stává její nedílnou součástí. Kabely mívají délku 1 metrů a jsou zakončeny konektory typu N. Na obrázku 1.11 je ukázka bikónické antény, což je konstrukčně dipól s kónickým rozšířením pro rozšíření využitelného frekvenčního pásma antény. Tyto antény jsou určeny pro pásma 2 (3) až 2 (3) MHz. Obrázek 1.11: Bikónická anténa firmy ETS-Lindgren [15] Nejběžnější anténou používanou pro testy EMC je anténa nazývaná BiLog, což je běžně používaný komerční název odvozený od konstrukce antény. Ta je složena z modifikovaného dipólu a z logaritmicko-periodické antény (ukázka na obr. 1.12). Dipólová část je určena pro příjem v kmitočtovém pásmu cca 3 až cca 3 MHz a zkratka Bi v názvu antény znamená právě bikónickou modifikaci dipólu, tzn. kónické rozšíření na obou ramenech k rozšíření pracovního frekvenčního pásma (obrázek 1.13). Modifikace mohou být i jiné, např. kapacitním prodloužením. Logaritmicko-periodická část pracuje od frekvence cca 3 MHz až do 1 (2) GHz.

24 Obrázek 1.12: Logaritmicko-periodická anténa s podstavcem firmy ETS-Lindgren [15] Obrázek 1.13: BiConiLog (komerční název) firmy ETS-Lindgren [19] Zvýšenou pozornost je třeba věnovat i samotnému propojení antény s měřičem rušení. U antén typu BiLog a podobných konstrukcí je problém v přizpůsobení, protože bikonická část mívá poměr stojatých vln na dolním okraji svého frekvenčního pásma i přes dvacet decibelů. Toto se projevuje zvýšenou neurčitostí měření. Zlepšení PSV je možné zařazením útlumového článku mezi anténu (její kabel) a měřič s hodnotou kolem 5 db. Tímto se nejen zlepší přizpůsobení, ale zároveň se i zvýší ochrana vstupu měřiče rušení před přetížením a případným poškozením jeho vstupních obvodů. Součástí většiny antén pro EMC měření je i propojovací kabel, protože kalibrace anténního faktoru (AF) se provádí i s ním. Pak je v podstatě AF určen na konektoru kabelu připojeného k anténě. Samotný propojovací kabel slouží dále jako částečné přizpůsobení. Zakoupením antény, nejlépe Bilogu, vyrobené pro EMC testování určitě neuděláme chybu a budeme mít vyřešený problém s kalibrovaným snímačem rušení.

25 1.8 Neurčitosti měření Neurčitost měření je podle [16 až 19] parametr spojený s výsledkem měření, který charakterizuje rozptyl hodnoty, o které se předpokládá, že je blízko skutečné hodnotě. Součástí výsledku každého plnohodnotného měření by tedy měla být právě i neurčitost měření. Podle [16] je měření vyzářeného rušení rozděleno na čtyři skupiny podle polarizace (vertikální, horizontální) a podle použité měřicí antény (pro 3 2 MHz bikonická, pro 2. 1 MHz logaritmicko-periodická). Variantou s nejvyšší neurčitostí je měření na třímetrové vzdálenosti v pásmu 2 až 1 MHz s použitím logaritmicko periodické antény a horizontální polarizací, kdy rozšířená neurčitost je U lab =5,2 db (krycí faktor k=2 pro pravděpodobnost 95 %). Skupiny přispěvatelů k celkové nejistotě měření seřazených do skupin podle velikosti jejich příspěvků jsou uvedeny v tabulce 1.2. Tabulka 1.2: Příspěvky k celkové nejistotě měření Kombinovaná Skupiny veličin standardní nejistota [db] Korekce měřicího stanoviště 1,64 Korekce přijímače (spektrálního analyzátoru) 1,35 Anténní faktor 1, Korekce antény,86 Nepřizpůsobení antény a přijímače,67 Odečítání z přijímače,1 Útlum spojení mezi anténou a přijímačem,5 Kombinovaná standardní nejistota je určena vztahem (podrobnosti v [15 až 19]) 2 2 u y) = c u ( x ) c ( KAL i, i (9) kde c i je citlivostní koeficient a u(x i ) je standardní nejistota jednotlivých příspěvků. Rozšířená nejistota měření je daná vztahem U LAB = k uc ( y), (1) kde hodnota krycího faktoru k=2 je pro pravděpodobnost 95 %. Z tabulky 1.2 jasně vyplývá, že měřicí stanoviště se na neurčitosti hodnoty výsledku podílí největší měrou, avšak tyto hodnoty jsou platné pouze pro částečně bezodrazovou komoru. Na jiném pracovišti mohou nejistotu měření výrazně ovlivnit (zvýšit) případné odrazy elektromagnetických vln šířících se ze zkoušeného zařízení. Vhodným návrhem a důkladným proměřením měřicího stanoviště se pak dá velikost neurčitosti udržet na přijatelné úrovni i při měření mimo komoru. Druhou nejvíce přispívající skupinou jsou vlastnosti měřicího přijímače, jehož parametry jsou dány výrobcem, a které běžný uživatel nemůže ovlivnit jinak, než výběrem lepšího měřiče rušení. Skupiny některých veličin uvedených v tabulce 1.2 se dají ještě podrobněji rozdělit:

26 korekce měřicího stanoviště: o nedokonalost měřicího stanoviště o přesnost měřicí vzdálenosti o přesnost výšky stolu pro EUT korekce přijímače: o přesnost sinusového napětí o odchylky pulzní odezvy se změnou opakovací frekvence o odezva pulzní amplitudy o šumové pozadí korekce antény: o frekvenční interpolace anténního faktoru o změna anténního faktoru při změně výšky antény nad zemní rovinnou o směrovost antény o místo fázového středu o odezva křížové polarizace o vyváženost antény (parametrů) Přičemž složkou dominantně přispívající k neurčitosti měření je právě nedokonalost měřicího stanoviště a to δsa = 4 db. Standardní nejistota s trojúhelníkovou funkcí rozdělení pravděpodobnosti je pak u(δsa ) = 1,63 db (kombinovaná nejistota korekce měřicího pracoviště je 1,64 db). Druhým největším přispěvatelem je přesnost anténního faktoru s nejistotou 2 db (kombinovaná standardní nejistota s funkcí rozdělení pravděpodobnosti k=2 je 1 db). Úplný výčet hodnot neurčitostí každé skupiny je uveden v [15 až 19]. Z rozboru zdrojů neurčitostí vyplývá, že je třeba při zkoumání a omezování neurčitosti měření vyzářeného rušení věnovat největší pozornost parametrům měřicího stanoviště. Závěrem lze k dosavadnímu vývoji na poli předcertifikačních testů říci, že neexistuje jednotná metodika ani ucelené postupy k předcertifikačním testům EMC.

27 1.9 Cíle dizertace V dizertaci jsem se zaměřil na použití speciálních signálových zdrojů a na postupy jejich použití pro kalibraci pracoviště pro předcertifikační měření vyzářeného rušení. Dalším bodem mojí dizertační práce je porovnání výsledků měření vyzářeného rušení v částečně a v plně bezodrazové stíněné komoře. Třetím cílem je vyzkoušet některé z metod pro měření za přítomnosti vnějšího elektromagnetického pozadí a vybranou metodu začlenit do doporučeného postupu měření vyzářeného rušení na předcertifikačním pracovišti. Čtvrtým bodem je prozkoumání vlivu kovových předmětů na výsledek měření na pracovišti na otevřeném prostranství. A s využitím výsledků z předchozích bodů sestavit doporučený postup pro předcertifikační měření vyzářeného rušení.

28 2 Doporučení pro používání speciálních signálových zdrojů Pro práci na dizertační práci jsem měl k dispozici ERS generátor vyrobený britskou firmou Laplace Instruments (obrázek 2.1). Tento generátor je bateriově napájen, aby se vyloučil vliv napájecích kabelů (možné rušení z napájecího zdroje generátoru nebo rušení z napájecí sítě) a má kmitočtový rozsah od 3 do 1 MHz. Rozměry generátoru jsou přibližně 2 x 15 x 2 cm (délka x šířka x výška) včetně antény. Jeho základem je pravděpodobně hřebenový (comb) generátor s odstupem spektrálních čar 2 MHz. Pro získání všech výsledků jsem použil EMC spektrální analyzátor HP E744A a logaritmicko-periodickou anténu od firmy Schaffner. Měřicí proces byl řízen počítačem a programem VEE firmy Agilent. Obr. 2.1: Emissions Reference Source od firmy Laplace Instruments Bohužel tento kus je vadný a naměřené hodnoty intenzity pole ve třímetrové vzdálenosti se podstatně liší od dodaných kalibračních hodnot. Přestože nemají generátorem vyzařované frekvence správnou úroveň, jsou alespoň časově stálé a bylo možné uskutečnit některá měření. Další speciální signálový zdroj s obchodním názvem CNE III (Comparison Noise Emitter), který byl později k dispozici pro měření, je plně funkční a bylo možné pokračovat v pokusech s kalibrací EMC předcertifikačního pracoviště. Základem tohoto zdroje je šumový generátor, jehož signál po zesílení poskytuje užitečný signál v rozsahu od 9 khz do 5 GHz. Rozměry zdroje jsou 19 x 14 x 18 cm ( délka x šířka x výška) včetně základní antény (na obrázku 2.2 vpravo nahoře)

29 Obr. 2.2: CNE III od firmy York EMC Services Ltd [13] 2.1 Vliv pozice ERS generátoru na odchylku měřené intenzity pole Při měřeních byl zkoumán vliv pozice ERS generátoru na naměřenou intenzitu pole. Toto měření mělo ověřit, jak velký vliv na výsledek kalibrace EMC předcertifikačního pracoviště (kapitola 1.6) má i relativně malý posun ERS generátoru (speciálního signálového zdroje) z jeho výchozího umístění. U zkoušeného zařízení, které by mohlo mít případně i větší rozměry než ERS generátor, totiž zdroj rušení s velkou pravděpodobností nebude prostorově umístěn do geometrického středu zkoušeného zařízení. Vzhledem k tomu, že se speciální signálové zdroje se svými rozměry a prostorovým uspořádáním chovají jako bodové zářiče, může dojít po kalibraci předcertifikačního pracoviště a výměně zkoušeného zařízení za speciální signálový zdroj k posunu mezi pomyslným bodem vyzařování zdroje a místa, ze kterého vychází případné rušení ze zkoušeného zařízení. Měřicí pracoviště bylo umístěno v přízemní místnosti na ulici Purkyňova 118 Brno, které má na délku 11 metrů, na šířku 7 metrů a na výšku cca 4 metry. Pod stropem jsou zavěšeny stropní podhledy s celkem osmnácti zářivkovými svítidly (každé 4 zářivky). Stropní podhledy jsou uloženy na kovové konstrukci, která může způsobovat odrazy elektromagnetických vln. Zářivky jsou zdroje světla na principu elektrického výboje, takže způsobují v širokém pásmu kmitočtů rušení, které se šíří nejen prostorem, ale i po vedení. Rušení prostorem ze zářivek může jako součást rušivého elektromagnetického pozadí ovlivňovat výsledky měření. Přijímací anténa typu BiLog firmy Schaffner byla umístěna ve výšce 1,6 m a skloněna dolů, aby mířila přímo na ERS, jehož referenční poloha (výška nekovové podložky) byla 8 cm nad zemí v měřicí vzdálenosti 3 m od antény (referenčního bodu). K měření intenzity pole byl použit EMC spektrální analyzátor HP E744A. Celý proces měření a sběru dat řízen osobním počítačem a programem Agilent VEE 8. Pro. Schematické zobrazení měřicího pracoviště umístěného uprostřed místnosti je na obrázku 2.3. ERS bylo posunováno o 1 a 2 cm ve směrech dopředu k anténě, dozadu od antény, nahoru a dolů, doleva a doprava. Po každém posunutí byla změřena intenzita

30 pole v obou polarizacích v kmitočtovém pásmu od 3 do 8 MHz. Měřit až do 1 MHz bylo bezvýznamné, protože ERS generátor nad 8 MHz vyzařuje pole na hranici měřitelnosti. Z měření bylo také vyloučeno kmitočtové pásmo od 88 do 11 MHz z důvodu silného rušení od rozhlasových vysílačů. Obrázek 2.3: Schematické znázornění pracoviště, půdorys Rozdíly mezi intenzitami pole pro výchozí polohu E STRED a posunutým ERS generátorem E POSUN byly počítány podle následujícího vzorce delta db = abs E dbμv m E dbμv / m. (11) [ ] ( [ ] [ ]) STRED / POSUN Posun doleva a doprava Výsledky měření odchylek jsou zobrazeny pro vertikální polarizaci na obrázcích 2.4 a 2.5 a pro horizontální polarizaci na obrázcích 2.6 a cm 1 cm delta [db] 6 4 2,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz]

31 Obrázek 2.4: Posun doleva, vertikální polarizace cm 1 cm delta [db] 6 4 2,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.5: Posun doprava, vertikální polarizace cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.6: Posun doleva, horizontální polarizace

32 cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.7: Posun doprava, horizontální polarizace Při posouvání ERS generátorem doleva a doprava (obrázky 2.4 až 2.7) jsou odchylky poměrně malé, převážně pod 4 db u vertikální polarizace a pod 3 db u horizontální polarizace. Posun dopředu a dozadu Při posunu ERS generátoru směrem dopředu k anténě respektive od antény dozadu byly změřeny následující výsledky (obrázky 2.8 a 2.9 resp. 2.1 a 2.11): cm 1 cm delta [db] 6 4 2,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.8: Posun dopředu, vertikální polarizace

33 cm 1 cm delta [db] 6 4 2,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.9: Posun dozadu, vertikální polarizace cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.1: Posun dopředu, horizontální polarizace

34 cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.11: Posun dozadu, horizontální polarizace V tomto případě jsou už rozdíly od středové pozice výraznější než při posunu doleva či doprava. Většina hodnot sice nepřesahuje 6 db, ale v mezním případě dosahují až ke 14-ti db. Měření intenzity pole bylo v tomto případě výrazně citlivější na posun zdroje rušení (ERS generátoru) než při posunu doleva či doprava Posun nahoru a dolů Poslední měření bylo pro posun ERS generátoru směrem nahoru a směrem dolů. Posun pro vertikální polarizaci je na obrázcích 2.12 až 2.14 a pro polarizaci horizontální na obrázcích 2.15 a cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.12: Posun nahoru, vertikální polarizace

35 cm delta [db] cm 1 5,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.13: Posun dolů, vertikální polarizace Při vertikální polarizaci jsou odchylky až na pásmo kolem 68 MHz poměrně malé. Při porovnání posunu dolů s vertikální polarizací (obr. 2.13) je průběh pro posun o 2 cm zjevně chybný, proto obrázek 2.14 je bez tohoto průběhu, aby bylo možné jej porovnat s průběhy pro horizontální polarizaci delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.14: Posun dolů, horizontální polarizace, zobrazení bez chybného průběhu

36 cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.15: Posun nahoru, horizontální polarizace cm 1 cm delta [db] ,E+ 1,E+8 2,E+8 3,E+8 4,E+8 5,E+8 6,E+8 7,E+8 8,E+8 f [Hz] Obrázek 2.16: Posun dolů, horizontální polarizace Měření intenzity pole je v případě posunu zdroje rušení (ERS generátoru) na posun nahoru a dolů více citlivé než v případě posunu doleva či doprava, ale méně citlivé než v případě posunu dopředu a dozadu. Všechny naměřené průběhy a závislosti jsou platné pouze pro přízemní místnost a pro použité přístrojové vybavení. Dle mého názoru na odchylky má vliv hlavně geometrie a materiály místnosti způsobující odrazy a dále přijímací anténa se svou vyzařovací charakteristikou. Z měření Vlivu pozice ERS generátoru na odchylku měřené intenzity pole vyplývá, že u zkoumaných zařízení je třeba před začátkem vlastního měření vyzářeného rušení věnovat pozornost lokalizaci zdánlivého bodu, ze kterého rušení vychází. Tento bod je nutné umístit do místa, ve kterém byl geometrický střed speciálního signálového