アンテナテスト: EMIの問題

2023-9-24

アンテナテストの問題

アンテナテストを扱う場合、電磁干渉 (EMI) は、測定の実行を妨げない場合でも測定精度を制限する古典的な問題を構成します。EMI の発生源を特定することは依然として課題であり、EMI 問題の解決は一般に難しく、時間とコストがかかります。EMI という見出しの下で、次のことを考慮します。

  • 有用な信号と相関関係のない伝導および放射干渉 (例: 電力網の乱れ、スイッチの起動にリンクする電気的過渡現象、マザーボードのクロック信号など)
  • 不要な伝導経路および放射経路を介して有用な信号が直接結合されます (図では青色で示されており、AUT はテスト対象のアンテナを意味します)。

無相関EMI
無相関 EMI は 2 つのタイプに分類できます。

  • 電気的過渡現象、特に時間領域で有害な現象、
  • 信号スペクトル内の狭いピーク(たとえば、RF 装置の同期周波数 10 MHz)。通常、周波数領域でのみ有害です。

相関EMI
相関 EMI の大きさは信号強度に応じて変化します。ただし、この相関関係は大きさのみに関係します。一般に、不要な結合信号は環境に大きく依存し、信号に位相ロックされていません。したがって、結合係数は不安定であり、継続的に変化します。一次的には、不要な結合信号はノイズ源として見なされ、その大きさは有用な信号強度によって決まります。

キャリブレーションの問題
アンテナ テストでは、アンテナ テスト中に少なくとも 1 本の可動 RF ケーブルを備えた RF ケーブルを使用する必要もあります(挿入損失が IL INおよび IL OUTで示されている上の図の RF ケーブルを参照)。挿入損失と分散が高いため、時間のかかる校正が必要となり、周波数が高くなるほど校正の問題も大きくなります。たとえば、長さ 10m のハイエンド RF ケーブル SHF4M は、40 GHz で大きな挿入損失 (20.5 dB) と非常に悪い位相安定性 (720° よりも優れているだけであるとされています) を示します。

基準古典受信アンテナを光受信アンテナに置き換える

両方を克服する 1 つの解決策
アンテナテストの EMI およびキャリブレーションの問題は、古典的な金属受信アンテナを完全誘電体の光受信アンテナに置き換えることにあります(反対の図を参照)。

光受信アンテナを使用すると、次のことが可能になります。

  • AUTから~λという短い距離で、近接場でアンテナテストを実行するには、

  • 以下の表に示すように、キャリブレーションの問題を抑制するには、

  • 実験セットアップ全体を同じにしながら、光受信アンテナをリモートでオン/オフに切り替えることができるため、EMI の影響を評価することができます。

上の 2 つの図に示されている実験設定を比較分析すると、次の表が得られます。

従来のアンテナと比較して、光受信アンテナでは不要な寄生反射を大幅に低減できるため、アンテナ テストに電波暗室を使用する絶対的な要件はありません。さらに、RFケーブルの挿入損失や分散の問題も瞬時に解消されます。

光アンテナを用いたEMI評価
光受信アンテナを使用すると、光受信アンテナのスイッチをオフにすることを除いて、実験セットアップ全体が機能し、同じ状態に維持されます。実際、光受信アンテナに給電するレーザーをオンまたはオフに切り替えると、いつでも遠隔から光受信アンテナをオンまたはオフに切り替えることができます。レーザーがオフのとき、プローブ レーザー ビーム自体によって運ばれる EMI 寄与を除き、他のすべての EMI 寄与は依然としてアクティブです。これらの後者の寄与は無視できるほど小さいことが示される可能性があります。したがって、レーザーのオンとオフで記録された信号は、それぞれ、すべての EMI 寄与を含む、および EMI 寄与のみを含む AUT によって放射される有用な信号に対応します。

結論
光受信アンテナの使用は、測定精度の正確な評価に大きなメリットをもたらします。従来の金属アンテナと比較して、光受信アンテナでは、アンテナによって配信される信号に対する EMI の影響を直接評価できるため、EMI を低減するための改善手段の実装に伴う影響をリアルタイムで評価するための実用的なツールが得られます。問題。最後に、光受信アンテナにより、距離 λ での近距離アンテナ テストが可能になり、アンテナ テストに電波暗室を使用するという絶対的な要件が不要になります。

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