虽然不确定,但它看起来好像6 GHz是一个强有力的候选人上频率的消费产品。
艺术科恩
A.H.系统公司,就是查、钙、美国
托马斯Mullineaux
使射频系统公司。
Inglewood、钙、美国
测试产品对辐射的敏感性字段1 GHz以上是在地平线上。现在新的医疗标准规定测试2.5 GHz,这上频率可能采用在未来为火灾探测产品标准。虽然不确定,但它看起来好像6 GHz是一个强有力的候选人上频率的消费产品。当测试设备测试产品遵从这些新的射频豁免标准、天线/放大器组合将被证明是最有效的在生产必要的伏特每米新乐队吗?什么是成本效益权衡?本文提出了实用的组合使用现有的技术,强调了选择过程中不可避免的面临的权衡。
各种频段的天线和功率放大器和功率能力在EMC现成的市场。理想情况下,您只需选择一个天线覆盖1 GHz 6 GHz,把它与一个覆盖1 GHz的功率放大器,6 GHz,“嘿”,你的解决方案。生活中,我们都知道,从来都不是那么简单。天线覆盖这个频段(以及更多),可以处理必要的输入功率确实可以从许多优秀的制造商。事实上,天线覆盖25兆赫到7 GHz存在,可能允许覆盖旧的和新的不间断扫描频率。不幸的是,一个覆盖1 GHz的功率放大器,6 GHz的能力提供必要的功率是不存在的。乐队需要由至少两个放大器,所以需要一个开关连接到适当的天线放大器在免疫测试。或者,如果更好,可以使用两个放大器和两个天线。显然,现场设置的评价选择混搭排列。
首先考虑
射频免疫测试的控制下完成一个自动测试系统(吃)。一个按钮被按下,产品受到特定的射频磁场强度(比如10伏/米)固定住一段时间,一系列预定的频率。吃了系统软件程序的步骤通过频率,和易感性的产品监测应用射频场。图1显示了天线/放大器组合用于生成所需的射频场。也显示在一个固定的距离天线是假想平面测量。点的场强测量在这个平面的一部分作为系统校准的一部分。
选择合适的天线/放大器组合是吃了设计过程的一部分。这个过程中的步骤是:
- 建立什么吃的这一部分系统的需要
- 识别可能的解决方案
- 评估和比较的解决方案
- 选择最好的解决方案
任何影响的时间完成产品的测试是很重要的,解决方案应该代表物有所值的性能、可靠性和成本。
的需求
的基本要求是天线/放大器组合生成必要的射频磁场强度在指定的频率范围。磁场强度的10 V / m 1米的距离将用于这个例子。(不同的运动可以重复字段的优点和距离的要求)。足够的裕度必须建在覆盖:
- 系统的损失。这些包括耗散(热)天线电缆提要中的损失,在天线本身耗散损失,任何权力由天线反射回来。这些损失影响的净功率利用天线产生射频场。
- 射频信号的调制。测试信号调幅1千赫至80%的深度。这种调制导致信号峰值要求更多的权力比un-modulated 3.3倍的信号。同时,波形完整性必须维护夷为平地波形峰值放大器引起的压缩可以质疑的有效性测试。在频域中,夷为平地的峰值将显示为谐波噪音。注意:即将到来的标准可能会规定“调制”在校准阶段。
- 场变化。零用钱必须字段变化在不同的点校准测量室的飞机造成的特点,例如,一致反映信号的衰减和定位天线的影响接近室壁。
有大小限制在天线上,因为它必须适合的分配空间室如果产品是定位在规定的距离天线。幸运的是,1 GHz以上频率,天线尺寸相比非常小Sub-1-GHz宽带天线,所以这应该是一个问题。
可能的解决方案——天线
6-GHz 1 ghz的频率范围内,主天线选择微波角和日志周期,因为他们表现出良好的性能在这个乐队和体积很小。感兴趣的参数是输入电压驻波比、辐射模式,权力处理能力,生成所需要的输入功率10 V / m 1米。所需的输入功率提供最有用的信息评估的适用性这数据将使用最频繁,以及其他数据将用于确认选择。
图2显示了每种类型的天线样品。对于这个练习,微波角(sas - 571)将与对数周期天线模型(sas - 510 - 7)。维度(L´W´H)的微波角8.2´5.6´9.5英寸和维度(L´W)日志周期是24.9´20.1英寸。
表1和表2显示了每个天线功率预算。“瓦特”列中的数据是实际测量数据的权力要求天线连接器生成10 V / m 1米。参数如功率反射的天线和天线损耗已经计入。电缆损失是ninefeet电缆长度和使用制造商的数据网络上现成的。注意电缆损耗随频率。计算的“调制功率峰值”乘以3.3(增加5.2 dB)。“总功率要求”增加了3 dB(双打)允许变化。数据已经圆在适当的地方。微波角可以处理300瓦电力输入,和日志周期可以处理1000瓦功率显示能力内的天线。天线类型都是小的尺寸与商会将最小。
可能的解决方案——放大器
固态放大器选项(GaAsFET)和行波管(TWT)。今天,固态4 GHz的首选技术,但它仍然有很长的路要去打败的价格/性能功能大功率的倍频带TWT放大器上面4 GHz。一个八度代表一倍的频率。4 ghz 6-GHz电力模块在这个练习dualband固态放大器称为半音阶。
三个放大器频带排列覆盖或超过1 - 6-GHz要求如图3所示。选项,选项C都是固态的。选项B使用固态和行波管技术。
功率分配表显示必要的微波线性功率是5.8瓦角和对数周期天线12.8瓦特。线性功率需要防止调制波形的畸变。这个练习的目的,选择一个(固态)将结合微波角和选项B(固态/行波管)将结合对数周期天线。经验法则为线性和饱和功率要求GaAsFET后退1 dB饱和放大器和3 dB TWT放大器。这种调整相当于7.3 - w饱和功率选项A和16.2 - w / 25.6 - w选项B的饱和功率固态/功率组合。
波段转换需要无论哪个选项是决定。下一节将讨论这是如何实现的。
波段转换
有两种基本方法来切换天线的饲料。第一种是通过外部波段开关盒如图4所示。外部电缆用于连接放大器的波段开关盒。与继电器的位置显示(正常),带1源天线。与继电器操作,带2天线。
第二种方法是对放大器制造商将在一个底盘放大器和开关内部的乐队。这种方法的示意图如图5所示。操作的原则是相同的,但是有关键的主要空间和成本节约,因为许多组件共享。这些包括电源、冷却系统、控制电路、当然,底盘本身。
共享组件是可能的,因为只有一次一个放大器运行。因此只有一个电源是必要的,和冷却组件需要散热从只有一个放大器。同时,内部射频电缆运行可以短(相对于外部运行电缆)导致电缆减少损失。随着功率预算表格显示,电缆损失会很大,特别是在6 GHz。曾经的主要底盘设计双频产品完成时,它是相对容易替代射频模块具有不同频带和/或功率。不幸的是,这种共享组件的方法不能用于固态/行波管组合自电源和制冷系统是完全不同的。
吃了软件在适当的地方提供了开关信号的测试运行。继电器切换的时间大约是十分之一秒,所以整个测试时间的影响可以忽略不计。事实上,对于射频免疫应用,单波段的解决方案不需要切换功能和毫无益处的,而且可以对谐波噪声系统的性能是不利的。
Cold-switching应该采用与波段转换开关的方法。即切换顺序应该是:
- 消除射频输入信号
- 切换乐队
- 应用射频输入信号。
另外,cold-switching期间禁用电源电路继电器切换与内部转换放大器可以很容易实现。此功能包含在本文中所述的双频放大器。射频中继适合波段转换可以在公开市场上的损失小于0.1 dB 6 GHz的插入损耗继电器没有考虑到这里的计算。
应对反射功率
系统损失功率计算中减少反射功率放大器来处理。减少所看到的反射功率放大器的因素有:
- 电源离开放大器是由电缆损失减毒的前进方向,又减了相反的方向。在1 GHz,这些损失代表至少2 dB总路径损耗电缆。6 GHz,返回路径损耗是5分贝。
- 天线不传输铅笔梁(不像激光)。相反,光束传播和沐浴测量平面标定区域及其周边地区。即使测试设备,吸收室的瓷砖墙上吸收大部分的正向功率;由于反射的角度,大部分的反射功率的测试设备。即使在最坏的情况下的高反射的测试设备,只有一小部分的正向功率通过天线返回。
功率是操作情况铲齿和交付其正向功率能力的一小部分。这个条件,加上上述系统损失,意味着反射功率比正向功率能力很小。同时,GaAsFET放大器使用一个内部权力相结合方法,安全转移了人们的反射功率晶体管的输出。总的来说,这些因素表明,通过天线反射功率不是一个至关重要的问题。
合适的放大器模型
选择的电力需求可以满足dualband内部转0.8 - 6.0 - ghz BBS3Q9ACD等功率放大器。这包含了0.8 - 4.2 - ghz 15瓦放大器和4.0 - 6.0 - ghz 10瓦提供12瓦和8瓦的线性功率放大器,分别。BBS3Q9ACD模型如图2所示(一个)。
选项B电力需求可以会见了模型BBS3Q7EEL 0.8 - 4.2 - ghz 25 W GaAsFET放大器,和模型TWTA-7A8GFE, 4.0——8.0 - ghz 30瓦特TWT放大器。这些提供20瓦特和15瓦(超过4.2到6.0 GHz)的线性电源,分别。功率放大器产生更多权力离开乐队边缘15瓦的线性功率在6.0 GHz保守。外部带开关使用波段开关盒适合这个选项。TWTA-7A8GFE模型如图2所示(b)。
到目前为止,这两个天线/放大器组合出现适合生成必要的场强为即将到来的标准,选择一个看似提供最好的价值。然而,有一个主要的考虑,需要考虑到选择criteria-integration与现有的测试设置。
与现有的集成测试
设置
如果sub-1-GHz测试程序和above-1-GHz执行测试程序作为独立的事件,那么它仅仅是一种手动替换一个测试设置。在这种情况下,微波天线角/双频放大器组合是一个很好的匹配。如果目的是整合两个测试,如果可能的话,分享
测试组件,那么需要考虑其他解决方案。
这些包括:
- 使用一个对整个频率扫描天线。
- 越来越多的天线。
- 手动替换另一个天线部分扫描,但利用可用的天线特点来优化系统性能。
- 注意:将试验箱使它适合above-1-GHz测试超出了本文的范围。
单天线覆盖现有的和新的频段
1994年,纽约大学和追逐EMC合作混合双锥形/对数周期天线用于宽带排放测试。天线表现出糟糕的表现低于100 MHz,但这个问题是纠正相对廉价地通过提高信号从天线低功率放大器。同时,穷人匹配到50欧姆低频被插入一个内联衰减器纠正。从来没有用于射频免疫测试,天线需要非常昂贵的高功率放大器产生射频免疫领域低于100 MHz。至于免疫测试、双锥形天线远比100 MHz以下需要只有大约70瓦的射频输入功率产生10 V / m 1米。混合天线需要约900瓦产生相同的字段。
最近试图创建一个单一天线监测射频排放低于80 MHz和几个GHz笨拙的大小(10英尺的顺序和六英尺长),有一个贫穷的匹配到50欧姆低带边缘。相互作用的大小意味着有一个风险与室和测试设备(最大的钱伯斯除外),和穷人的匹配10:1电压驻波比低于80 MHz意味着高功率要求生成所需的磁场强度。使用这些天线领域生成是一个昂贵的天线/放大器组合相比,使用双锥形天线覆盖20兆赫到300兆赫(模型sas - 543),后跟一个对数周期天线覆盖290 MHz到7 GHz(模型sas - 510 - 7)。同时,天线设计频率高于1 GHz比较小,这将是一种耻辱失去有价值的特性。非常大的ultra-broadband天线用于测试网站开放区域,这是他们应该呆的地方。
越来越多的天线
天线覆盖不同的乐队可以共存而不交叉干扰发生。因此,旁边放置一个双锥形天线是可行的一个日志周期和开关放大器,天线在测试期间在适当的时间扫描。安装天线,操纵他们之间的垂直和水平极化可能是一个挑战;但只要每个天线充分阐明了标定平面,没有根本的原因不能使用这种方法。与本文中提到的所有方法,高频天线的饲料应尽可能短。大多数放大器可用与远程控制和监测设施,也没有写规则,高频放大器无法安装接近室电缆长度降到最低。开关装置的示意图如图6所示。
手动替换部分扫描
使用这种方法,使用双锥形天线从20兆赫到300兆赫,然后手动代替日志周期来完成剩下的测试从300兆赫到6 GHz。20 - 1000 - MHz放大器提要两天线1000 MHz,然后是1 - 6-GHz双频放大器提要对数周期天线6 GHz。这种方法的缺点是在测试运行。休息应保存在上下文。只有一个组件是改变在测试设置中,而这种调整需要的一小部分时间需要拆除和安装一个全新的测试设置。自动切换天线放大器的饲料被保留。
进一步的衍生物的新标准
有一个高概率,新标准将需要应用调制在校准。对于旧的测试标准,很多房子都卖天线测试/放大器组合包括一个30瓦放大器和对数周期天线。一个30瓦放大器会产生一个保证最小线性功率为20瓦。在80 MHz,对数周期天线需要大约5瓦生产10 V / m 1米。这种力量乘以3.3的调制系数,然后加入保障系统损失和室特点,和此天线的性能/放大器组合可能是边际在最好的磁场强度和距离。如图所示,它不采取“火箭科学”来确定磁场强度和设计在一个合理的利润。它是不明智的盲目接受和支付商品,和“一刀切”没有担保保证金可以这个愚蠢的被视为一个典型的例子。
结论
预期的射频免疫力标准带来挑战和机遇。虽然一定程度上依赖于现有的测试设置,有很多方法来升级准备新标准的测试设备。本文列出了务实的指导方针允许独立的确定如何满足新的需求。这种独立性可以帮助测试房屋忽视营销策略,试图说服买家,只有一个可行的解决方案。
关于作者
艺术科恩A.H.系统,成立公司后,于1973年在几个大公司包括桑迪亚公司Packard Bell、休斯和利顿工业。他在朝鲜战争期间,军队服役营雷达科长。艺术来自布鲁克林的持有BSEE理工学院。(电子邮件保护)在www.1klic.com/184上找到更多关于A.H.系统。
托马斯Mullineaux英国朴茨茅斯大学持有B.Eng.学位,和导致射频和微波系统设计团队为15年。他可以达成的(电子邮件保护)