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ईएमसी टेस्ट साइट योग्यता: साइट वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात बनाम टाइम डोमेन रिफ्लेमेट्री
वैचारिक रूप से, SVSWR विधि काफी सरल और आसानी से समझी जाने वाली है। किसी भी वीएसडब्ल्यूआर माप के साथ उद्देश्य 1 चित्रा में सचित्र लहर के अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों को मापना है। इन मूल्यों का अनुपात वीएसडब्ल्यूआर है। वीएसडब्ल्यूआर माप का सबसे आम अनुप्रयोग ट्रांसमिशन लाइनों के मूल्यांकन में है। यदि ट्रांसमिशन लाइन और लोड (उदाहरण के लिए) के अवरोधों के बीच एक ट्रांसमिशन लाइन के अंत में एक प्रतिबाधा बेमेल है, तो एक सीमा की स्थिति होगी जो एक प्रतिबिंबित लहर के परिणामस्वरूप होती है। परावर्तित रेखा पर विभिन्न स्थानों पर परावर्तित तरंग, स्रोत से निरंतर तरंग के साथ रचनात्मक या विनाशकारी रूप से परस्पर क्रिया करती है। परिणामी निर्माण (प्रत्यक्ष और प्रतिबिंबित लहर संयोजन) एक खड़ी लहर है। इसका एक सरल उदाहरण CISPR 14-1 में उपकरणों के लिए आवश्यक आयोजित शक्ति परीक्षण में पाया जाता है। इस परीक्षण में एक ट्रांसड्यूसर (पावर क्लैम्प) को ब्याज की आवृत्ति रेंज पर पावर कॉर्ड पर अधिकतम वोल्टेज को मापने के प्रयास में उत्पाद के विस्तारित पावर कॉर्ड के साथ स्थानांतरित किया जाता है। एक ही घटना एक अपूर्ण परीक्षण स्थल पर महसूस की जाती है। संचरण लाइन परीक्षण एंटेना के लिए उपकरण के तहत पथ है। परीक्षण वातावरण में अन्य वस्तुओं से परावर्तित तरंगें बनती हैं। उन वस्तुओं को कक्ष की दीवारों से लेकर इमारतों और कारों (खुले क्षेत्र परीक्षण स्थलों पर) तक हो सकता है। जिस तरह एक ट्रांसमिशन लाइन के मामले में, एक खड़ी लहर बनाई जाती है। साइट VSWR या SVSWR परीक्षण के लिए सेट किया गया परीक्षण चित्र 2 में दिखाया गया है।
पदों की केवल असतत संख्या पर एक स्थायी लहर का नमूना चरणों के आकार के आधार पर अनुमानित SVSWR की गणना करने के लिए पर्याप्त सटीकता प्रदान कर सकता है। हालांकि, एक अन्य समझौता प्रत्येक आवृत्ति के लिए एक ही निर्धारित स्थिति रखना था ताकि ऐन्टेना और व्यापक आवृत्ति को स्थानांतरित करके परीक्षण समय की बचत करेगा। चुने गए पद 0, +2, +10, +18, +30, +40 सेमी हैं। एक शासक पर साइन किए गए लहर की कल्पना करने की कोशिश करें, जिस पर छह निशान हों। अब साइन वेव को छोटी और छोटी तरंग दैर्ध्य में संपीड़ित करने की कल्पना करें। चित्र 4 इस विचार प्रयोग को दर्शाता है। ऐसी आवृत्तियाँ होंगी, जहाँ चुने हुए स्थान कभी भी साइन वेव के असली मैक्सिमा या मिनीमा के करीब नहीं आएंगे। यह एक समझौता है, जिसके परिणामस्वरूप अनुपालन पूर्वाग्रह होगा, उदाहरण के लिए एक परिणाम जो हमेशा सही SVSWR से कम होता है। यह पूर्वाग्रह एक त्रुटि शब्द है और इसे माप अनिश्चितता योगदान के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।
त्रुटि शब्द कितना बड़ा है? अगर हम चित्र 4 में वर्णित उदाहरण के बारे में सोचते हैं तो यह स्पष्ट है कि तरंग दैर्ध्य 2 सेंटीमीटर है। यह एक 15 GHz साइन वेव होगा। उस आवृत्ति पर, कोई मापा हुआ तरंग नहीं होगा क्योंकि तरंग दैर्ध्य 2 सेमी है और अन्य स्थान 2 (10, 18, 30 और 40 सेमी) के भी गुणक हैं! बेशक, एक ही मुद्दा 7.5 गीगाहर्ट्ज पर होता है। वस्तुतः हर आवृत्ति पर नमूने का परिणाम न तो अधिकतम और न ही न्यूनतम होता है।
एक प्रयोगशाला को चार स्थानों को मापना चाहिए जैसा कि चित्र 3 में दो ध्रुवीयता में दिखाया गया है और CISPR 16-1-4 के अनुसार कम से कम दो ऊंचाइयों पर है। माप सीमा 1-18 गीगाहर्ट्ज़ है। कुछ समय पहले तक, पैटर्न आवश्यकताओं को पूरा करने वाले एकमात्र एंटेना 1-6 गीगाहर्ट्ज़ और 6-18 गीगाहर्ट्ज़ मॉडल में उपलब्ध थे। परिणाम यह है कि परीक्षण का समय समीकरण 1 में दिखाया गया है:
कहाँ: tx = फ़ंक्शन x करने का समय, ny = संख्या बार Y गतिविधि का होना चाहिए।
समीकरण 1: एसवीएसडब्ल्यूआर के लिए अनुमानित परीक्षा का समय
पदों, स्थानों, ध्रुवों, ऊंचाइयों और एंटेना के इस संयोजन का परिणाम एक लंबा परीक्षण है। यह समय प्रयोगशाला में एक अवसर लागत का प्रतिनिधित्व करता है।
अवसर लागत वह राजस्व है जिसे अन्यथा इस लंबी परीक्षा के आयोजन के बदले में महसूस किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, इस परीक्षण के लिए एक विशिष्ट परीक्षा का समय कम से कम तीन परीक्षण पारियों है। यदि एक प्रयोगशाला में एक शिफ्ट के लिए $ 2,000 अमरीकी डालर का शुल्क लिया जाता था, तो यह परीक्षण एक वार्षिक अवसर लागत का प्रतिनिधित्व करता है, यह मानते हुए कि साइट की वार्षिक रूप से सिफारिश की गई है, कम से कम $ 6,000- $ 12,000 USD की। इसमें विशेष एंटेना ($ 14,000 USD) की प्रारंभिक लागत शामिल नहीं है।
पोजिशनिंग अनिश्चितता
एसवीएसडब्ल्यूआर पद्धति के प्रत्येक माप में निर्दिष्ट (0, 2, 10, 18, 30, 40 सेमी) की स्थिति में ट्रांसमिटिंग एंटीना की स्थिति की आवश्यकता होती है। चूंकि गणना दूरी के लिए ठीक की जाती है, इसलिए स्थिति की पुनरावृत्ति और पुनरुत्पादकता सीधे माप अनिश्चितता को प्रभावित करती है। सवाल तो यह है कि 2 सेमी के रूप में वेतन वृद्धि में एंटेना की स्थिति कितनी दोहराई जा सकती है? हाल ही में उल पर किए गए एक गेज अध्ययन ने इस योगदान को लगभग 2.5 मिमी या 15 GHz तरंगदैर्ध्य के लगभग 18% होने का प्रदर्शन किया है। इस योगदानकर्ता का परिमाण आवृत्ति और स्थायी तरंग के आयाम (एक अज्ञात) पर निर्भर करेगा।
स्थिति से संबंधित एक दूसरा कारक कोण बनाम एंटीना पैटर्न है। CISPR 16-4-1 में एंटीना पैटर्न की आवश्यकताओं की एच-प्लेन में लगभग +/- 2 या 3 डीबी की परिवर्तनशीलता है और यहां तक कि ई-प्लेन में भी व्यापक है। यदि आप दो एंटेना अलग-अलग पैटर्न के साथ लेते हैं, लेकिन दोनों पैटर्न आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, तो आपके पास बहुत भिन्न परिणाम हो सकते हैं। इस एंटीना के साथ एंटीना परिवर्तनशीलता (एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य समस्या) के लिए एंटीना, संचारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एंटेना मानक में दिखाए गए अनुसार सममित पैटर्न (उदाहरण के लिए कोण में छोटे वेतन वृद्धि के साथ भिन्न होते हैं) नहीं है। परिणामस्वरूप, परिवर्तित ऐन्टेना (एक पुनरावृत्ति समस्या) में प्राप्त ऐन्टेना परिणामों में संचारण एंटीना के संरेखण में कोई भी परिवर्तन। चित्रा 5 कोण में छोटे वेतन वृद्धि के साथ एसवीएसडब्ल्यूआर एंटीना के वास्तविक पैटर्न में परिवर्तन दिखाता है। इन सच्चे पैटर्न विशेषताओं के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण कोणीय स्थिति परिवर्तनशीलता होती है।
चित्र 5: एसवीएसडब्ल्यूआर एंटीना पैटर्न
अपेक्षाकृत छोटे कोणीय घुमावों के एक समारोह के रूप में ऐन्टेना लाभ में परिवर्तन दिखाया गया उदाहरण में परिवर्तनशीलता का 1 डीबी है।समय डोमेन विधि SVSWR प्राप्त करने के लिए
CISPR 16-1-4 में SVSWR पद्धति चेंबर की खामियों से प्रत्यक्ष लहर और परावर्तित तरंगों के बीच चरण संबंध को अलग करने के लिए स्थानिक रूप से एंटेना को स्थानांतरित करने पर आधारित है। जैसा कि पहले चर्चा की गई थी, जब लहरें रचनात्मक रूप से जुड़ती हैं, तो दो एंटेना के बीच एक शिखर प्रतिक्रिया (एमैक्स) होती है और जब लहरें विनाशकारी रूप से जुड़ती हैं, तो न्यूनतम प्रतिक्रिया (एमिन) होती है। ट्रांसमिशन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
ईडी प्रत्यक्ष पथ संकेत है, एन साइट से प्रतिबिंबों की कुल संख्या है (इसमें कक्ष की दीवारों या खुले क्षेत्र साइट की खामियों से एकल या कई प्रतिबिंब शामिल हो सकते हैं)। ईआर (i) Ith परावर्तित संकेत है। व्युत्पत्ति में आसानी के लिए, मान लें कि केवल एक प्रतिबिंबित संकेत है (यह सामान्यता नहीं खोएगा)। साइट का VSWR (या सापेक्ष तरंग आकार) साइट के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
जैसा कि समीकरण 4 से देखा जा सकता है, दो शब्द, यानी प्रत्यक्ष संकेत अनुपात (Erelative) और साइट VSWR (S) पर प्रतिबिंबित एक ही भौतिक मात्रा का वर्णन करते हैं - साइट में प्रतिबिंबों के स्तर का एक उपाय। वीएसडब्ल्यूआर साइट (जैसा कि सीआईएसपीआर 16-1-4 में मामला है) को मापकर, हम यह निर्धारित कर सकते हैं कि परावर्तित लहरें प्रत्यक्ष तरंग के सापेक्ष कितनी बड़ी हैं। एक आदर्श स्थिति में कोई प्रतिबिंब नहीं होता है, जिसके परिणामस्वरूप Erelative = 0, और S = 1 होता है।
जैसा कि पहले चर्चा की गई थी, CISPR 16-1-4 में साइट VSWR विधि में परिलक्षित और प्रत्यक्ष सिग्नल के बीच के अनुपात का पता लगाने के लिए, हम पृथक्करण दूरी को बदलते हैं ताकि प्रत्यक्ष पथ और परावर्तित संकेतों के बीच का चरण संबंध विविध हो सके। इसके बाद, हम इन स्केलर प्रतिक्रियाओं से SVSWR प्राप्त करते हैं। यह पता चला है कि हम एंटेना को भौतिक रूप से स्थानांतरित करने की आवश्यकता के बिना वेक्टर (वोल्टेज और चरण) माप का उपयोग करके एक ही एसवीएसडब्ल्यूआर प्राप्त कर सकते हैं। यह एक आधुनिक वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) और समय डोमेन परिवर्तनों की सहायता से किया जा सकता है। ध्यान दें कि 2 से 4 समीकरण समीकरण डोमेन या टाइम डोमेन में सही हैं। समय क्षेत्र में, हालांकि, हम परिलक्षित संकेतों को प्रत्यक्ष संकेत से अलग कर सकते हैं क्योंकि उस समय जिस बिंदु पर वे प्राप्त एंटीना पर पहुंचते हैं वह अलग है। इसे संचारित एंटीना से बाहर भेजी गई एक नाड़ी के रूप में देखा जा सकता है। समय डोमेन में, प्रत्यक्ष लहर पहले ऐन्टेना पर पहुंच जाएगी, और परावर्तित लहर बाद में आ जाएगी। टाइम गेटिंग (एक समय फिल्टर) को लागू करके, प्रत्यक्ष संकेत के प्रभाव को प्रतिबिंबित लोगों से अलग किया जा सकता है।
वास्तविक माप VNA के साथ आवृत्ति डोमेन में किए जाते हैं। परिणाम तो उल्टे फूरियर रूपांतरण का उपयोग कर समय डोमेन में बदल जाते हैं। समय डोमेन में, प्रत्यक्ष और परावर्तित संकेतों को पार्स करने के लिए टाइम गेटिंग लागू किया जाता है। चित्रा 6 दो एंटेना (आवृत्ति डोमेन माप से व्युत्क्रम फूरियर रूपांतरण का उपयोग करके) के बीच समय डोमेन प्रतिक्रिया का एक उदाहरण दिखाता है। चित्र 7 प्रत्यक्ष सिग्नल गेट आउट के साथ समान समय डोमेन प्रतिक्रिया दिखाता है। समय डोमेन डेटा (पार्सिंग के बाद) फ़ॉयर ट्रांसफ़ॉर्म का उपयोग करके अंततः फ़्रीक्वेंसी डोमेन में वापस परिवर्तित हो जाता है। उदाहरण के लिए, जब चित्रा 7 में डेटा आवृत्ति डोमेन में वापस बदल जाता है, तो यह ईआर बनाम आवृत्ति का प्रतिनिधित्व करता है। अंत में, हम CISPR स्थानिक भिन्न विधि के रूप में एक ही Erelative प्राप्त करते हैं, लेकिन एक अलग मार्ग से गुजरते हुए। हालांकि उलटा फूरियर ट्रांसफॉर्म (या बाद में फूरियर ट्रांसफॉर्म) एक चुनौतीपूर्ण काम की तरह लगता है, यह वास्तव में एक आधुनिक VNA में एक अंतर्निहित फ़ंक्शन है। यह कुछ बटन के धक्का से ज्यादा नहीं लेता है।
चित्र 6: दो बोर देखे गए एंटेना के बीच समय डोमेन प्रतिक्रिया (उलटा फूरियर ट्रांसफॉर्म ऑफ वीएनए डेटा) से। मार्कर 1 सीधा संकेत दिखाता है जो कि 10 ns x (3 x 108 m / s) = 3 m पर संचारित एंटीना से होता है।
अगला चरण: समय डोमेन SVSWR विधि को और बेहतर बनानाहमने स्थापित किया है कि स्थानिक आंदोलन द्वारा SVSWR और समय डोमेन द्वारा SVSWR समतुल्य डेटा का उत्पादन करते हैं। अनुभवजन्य माप इस बिंदु को मान्य कर सकते हैं। प्रश्न जो अभी भी लिंजर हैं: क्या यह उपकरण अंडर टेस्ट (ईयूटी) के लिए सबसे अधिक प्रतिनिधि डेटा है, और एंटीना चयन के कारण हम क्या अनिश्चितता प्राप्त कर सकते हैं? समीकरण 2 का उल्लेख करते हुए, सभी प्रतिबिंबों को सारांशित करने से पहले एंटीना पैटर्न द्वारा संशोधित किया जाता है। सादगी के लिए, हम एक परीक्षण कक्ष पर विचार करें जहां बहु-प्रतिबिंब नगण्य हैं। हमारे पास संचरण पथ में सात शब्द हैं, अर्थात् प्रत्यक्ष संकेत, और चार दीवारों, छत और फर्श से प्रतिबिंब। CISPR 16-1-4 में, संचारण एंटीना पैटर्न पर बहुत विशिष्ट आवश्यकताएं हैं। व्यावहारिक कारणों से, ये आवश्यकताएं किसी भी तरह से प्रतिबंधात्मक नहीं हैं। उदाहरण के लिए, मान लें कि पीछे की दीवार का प्रतिबिंब प्रमुख दोष है, और ऐन्टेना के सामने का अनुपात 6 डीबी (सीआईएसपीआर 16 विनिर्देश के भीतर) है। सही आइसोट्रोपिक एंटीना का उपयोग करके मापा एसवीएसडब्ल्यूआर = 2 (6 डीबी) वाली साइट के लिए, ईआर / ईडी 1/3 है। यदि हम 6 डीबी के फ्रंट-टू-बैक अनुपात के साथ एक एंटीना का उपयोग करते हैं, तो मापा एसवीएसडब्ल्यूआर बन जाता है6 डीबी के फ्रंट-टू-बैक अनुपात वाला एंटीना 20 * लॉग (2.0 / 1.4) = 2.9 डीबी द्वारा एसवीएसडब्ल्यूआर को कम करता है। उपरोक्त उदाहरण स्पष्ट रूप से अति सरलीकृत है। चैंबर के अन्य सभी प्रतिबिंबों और एंटीना पैटर्न के सभी रूपों पर विचार करते समय, संभावित अनिश्चितता और भी बड़ी है। अन्य ध्रुवीकरण में (ई-प्लेन में), भौतिक आइसोट्रोपिक एंटीना होना संभव नहीं है। यह एक सख्त एंटीना पैटर्न को परिभाषित करने के लिए एक और भी बड़ी चुनौती है, जिसे सभी वास्तविक भौतिक एंटेना को पूरा करना होगा।
ट्रांसमिटिंग एंटीना को घुमाकर पैटर्न बदलाव से संबंधित क्वैडरी को हल किया जा सकता है। इस योजना में, हमें एक व्यापक बीम के साथ एंटीना की आवश्यकता नहीं है - आमतौर पर इस आवृत्ति रेंज में उपयोग किया जाने वाला एक परिचित डबल राइड वेवगाइड एंटीना ठीक काम करेगा। यह अभी भी एक बड़े फ्रंट टू बैक अनुपात के लिए पसंद किया जाता है (जो ऐन्टेना के पीछे अवशोषक के एक छोटे टुकड़े को रखकर आसानी से सुधार किया जा सकता है)। कार्यान्वयन समय डोमेन विधि के लिए पहले चर्चा की गई के समान है, सिवाय इसके कि हम ट्रांसमिटिंग ऐन्टेना को 360 ° से घुमाएं और अधिकतम होल्ड करें। एक ही समय में सभी दीवारों को रोशन करने की कोशिश के बजाय, यह योजना एक समय में एक करती है। इस पद्धति से ऐसे परिणाम प्राप्त हो सकते हैं जो एक ही समय में सभी दीवारों पर प्रसारित करने के लिए ATTEMPTING से थोड़ा अलग हैं। यह तर्क दिया जा सकता है कि यह साइट के प्रदर्शन का एक बेहतर मीट्रिक है, क्योंकि एक वास्तविक ईयूटी में विशेष रूप से तैयार किए गए एंटीना की तरह दिखने के बजाय एक संकीर्ण बीम होने की संभावना है। ऐन्टेना पैटर्न के कारण गड़बड़ स्थिति से बचने के अलावा, हम यह इंगित कर सकते हैं कि एक कक्ष या ओएटीएस में अपूर्णता कहां होती है। स्थान को रोटेशन के कोण से पहचाना जा सकता है, और सिग्नल के लिए यात्रा के लिए आवश्यक समय (इस प्रकार दूरी जहां प्रतिबिंब होती है)।
निष्कर्ष
समय डोमेन विधि के लाभ कई हैं। यह पहले से चर्चा किए गए अंडर-सैंपलिंग मुद्दे के नुकसान से बचा जाता है। विधि कुछ असतत स्थानों पर शारीरिक रूप से एंटेना को स्थानांतरित करने पर निर्भर नहीं करती है, और समय डोमेन से SVSWR साइट के सही मूल्य का प्रतिनिधित्व करता है। इसके अलावा, CISPR विधि में, पथ की लंबाई के कारण प्रभाव को सामान्य करने के लिए, एंटेना के बीच की सटीक दूरी ज्ञात होनी चाहिए। दूरी के कारण कोई भी अनिश्चितता एसवीएसडब्ल्यूआर की अनिश्चितताओं में बदल जाती है (आवश्यक छोटे वेतन वृद्धि को देखते हुए, यह और भी चुनौतीपूर्ण है)। समय डोमेन में, कोई दूरी सामान्यीकरण अनिश्चितता नहीं है। इसके अलावा, शायद एक अंतिम उपयोगकर्ता के लिए सबसे आकर्षक विशेषता यह है कि डोमेन एसवीएसडब्ल्यूआर बहुत कम समय लेने वाला है। परीक्षण का समय लगभग छह गुना कम हो जाता है (देखें समीकरण 1)।
एक पूरी तरह से एनीकोइक चैम्बर सभी चार दीवारों, कक्ष के फर्श और छत पर अवशोषक उपचार पेश करता है। टाइम डोमेन रिफलेक्टिविटी (टीडीआर) माप न केवल इस तरह के रूप में एक परीक्षण साइट का सही मूल्यांकन प्रदान कर सकता है, बल्कि अतिरिक्त जानकारी भी प्रदान कर सकता है जैसे कि एक आदर्श साइट से विचलन के लिए सबसे बड़ा योगदानकर्ता कहां से आते हैं।
किसी को यह तर्क देने का प्रलोभन दिया जा सकता है कि CISPR विधि में, क्योंकि एंटेना स्थानांतरित हो जाते हैं, प्रतिबिंब बिंदु कक्ष की दीवारों पर चले जाते हैं, और खामियों के अधिक क्षेत्र कवर होते हैं। यह एक लाल हेरिंग है। प्राप्त एंटीना को स्थानांतरित करने का उद्देश्य केवल चरण संबंधों को अलग करना है। कुल दूरी 40 सेमी है। यह ज्यामिति के अनुवादों के कारण दीवार पर 20 सेमी (7.9 ”) कवरेज का अनुवाद करता है (यदि ट्रांसमिशन पथ चैम्बर की दीवार के समानांतर है)। सिद्धांत के लिए बाहर काम करने के लिए, हमें वास्तव में अवशोषक के प्रतिबिंब गुणों को पूरे 20 सेमी तक समान होना चाहिए। अधिक क्षेत्रों को कवर करने के लिए, एंटेना को बहुत अधिक स्थानांतरित करने की आवश्यकता है, जैसा कि CISPR 16-1-4 (सामने, केंद्र, बाएं और दाएं स्थानों) में किया जाता है। फ़ेविकॉन