L'environnement commercial et les cycles de développement rapides d'aujourd'hui font qu'il est impératif de fournir des installations de mesure de la compatibilité électromagnétique (CEM) avec des délais d'exécution rapides, un débit élevé et des mesures précises. Les tests CEM doivent répondre à des normes d'émission strictes élaborées par des organismes de réglementation CEM tels que le Comité international spécial des perturbations radioélectriques (CISPR) et des normes militaires telles que MIL-STD-461.
Les essais CEM garantissent que les appareils fonctionneront comme prévu et n'émettront pas de rayonnements susceptibles de dégrader les performances d'autres équipements. Les essais CEM nécessitent une méthodologie détaillée et rigoureuse pour garantir la mesure précise de toutes les émissions. Cependant, une longue durée d'essai réduit la disponibilité de l'installation d'essai, ce qui limite le nombre d'appareils pouvant être certifiés et réduit les revenus qu'un service d'essai peut générer. Pour augmenter les revenus sans ajouter de nouveaux sites d'essai, il faut rationaliser le cycle d'essai des produits CEM - installation, balayage, rotation du plateau tournant et temps d'ajustement de la hauteur de l'antenne - afin d'augmenter la capacité de l'installation d'essai existante.
LE BALAYAGE DU DOMAINE TEMPOREL RÉDUIT LA DURÉE DES ESSAIS
Pour s'assurer que les signaux impulsifs sont correctement caractérisés, les normes d'essai commerciales et militaires exigent des temps de mesure ou d'arrêt spécifiques pour chaque signal. Lors des essais dans le domaine des fréquences, les données doivent être collectées dans des largeurs de bande de résolution individuelles. L'utilisation de la technique de balayage dans le domaine temporel (TDS) permet de raccourcir le cycle de test global en réduisant le temps de balayage du récepteur tout en respectant le temps d'arrêt requis : Avec la technique TDS, les transformées de Fourier rapides (FFT) analysent simultanément les émissions sur une gamme de fréquences, couvrant plusieurs largeurs de bande de résolution afin de réduire le temps de balayage du récepteur (voir figure 1). Les largeurs de bande d'acquisition de la FFT pour le TDS peuvent aller de 1 à > 10 MHz, ce qui dépasse de loin les largeurs de bande de résolution requises par le CISPR et les normes militaires. Dès que le récepteur acquiert les données, il les traite dans les largeurs de bande réglementaires appropriées afin de garantir que les mesures répondent aux exigences réglementaires.
Si l'on compare les deux techniques, le balayage dans le domaine des fréquences exige qu'un récepteur s'attarde sur la largeur de bande de résolution requise pour chaque mesure. Le TDS permet d'économiser du temps de mesure en appliquant le temps d'attente réglementaire une seule fois pour toutes les données dans la largeur de bande d'acquisition de la FFT. L'utilisation du TDS permet de gagner du temps, car la largeur de bande d'acquisition plus large nécessite moins de pas de fréquence pour couvrir l'ensemble de la bande d'intérêt, contrairement au balayage du domaine fréquentiel par paliers. La fréquence de l'oscillateur local (LO) change à chaque pas de fréquence : moins le nombre de pas est élevé, moins le temps de reverrouillage de l'oscillateur local est important.
Le calcul des FFT nécessite souvent des niveaux de chevauchement élevés, supérieurs à 90 %, pour obtenir des mesures d'amplitude précises. Contrairement au scanner du domaine des fréquences, un récepteur TDS présente des fluctuations de la précision de l'amplitude en fonction de la fréquence, en raison des effets de la fréquence intermédiaire (FI), qui doivent rester dans les limites des exigences du régulateur. Un degré élevé de chevauchement FFT dans le domaine temporel garantit une mesure précise des signaux impulsifs.
Les largeurs de bande d'acquisition TDS doivent tenir compte des largeurs de bande des présélecteurs micro-ondes et RF. Les filtres de présélection améliorent la gamme dynamique au niveau du premier mélangeur du récepteur lors de la mesure de signaux impulsifs. Le TDS compense la réponse en bord de bande du présélecteur en ajustant l'amplitude en fonction de la réponse en fréquence sur la largeur de bande d'acquisition FFT. Il est également possible de réduire la largeur de bande maximale d'acquisition de la FFT afin que l'effet de l'amplitude de la FFT en fonction de la fréquence ne modifie pas de manière significative l'amplitude de la réponse du présélecteur en fonction de la fréquence.
LE BALAYAGE ACCÉLÉRÉ DANS LE DOMAINE TEMPOREL AUGMENTE ENCORE LE DÉBIT
Les progrès réalisés dans le domaine des récepteurs d'interférences électromagnétiques (EMI) haute performance ont permis d'obtenir des largeurs de bande pour une seule acquisition FFT allant jusqu'à 59 MHz pour le TDS standard et 350 MHz pour le TDS accéléré (voir la figure 2). La largeur de bande maximale pour chaque acquisition FFT peut être déterminée en fonction des filtres IF à la sortie du mélangeur. Pour le TDS standard et accéléré, la FI peut être mise en œuvre avec des largeurs de bande FI sélectionnables jusqu'à 350 MHz. Le convertisseur analogique-numérique (ADC) haute performance permet une numérisation à large bande passante pour les signaux IF. Le moteur de FFT à court terme (STFFT) peut analyser jusqu'à 16 000 points de fréquence en une seule acquisition pour prendre en charge de larges étendues de FFT, ce qui est bien mieux que les récepteurs EMI traditionnels.
La TDS accélérée accède à une bande passante allant jusqu'à 350 MHz dans chaque acquisition FFT pour améliorer de manière significative le débit du test. À titre d'exemple, le TDS non accéléré nécessite généralement environ 25 acquisitions FFT pour balayer la bande CISPR C/D entre 30 MHz et 1 GHz, ce qui est nettement plus rapide que le balayage par paliers conventionnel. Le TDS accéléré ne nécessite généralement pas plus de trois acquisitions dans la même gamme de fréquences et permet un balayage 8 fois plus rapide que le TDS traditionnel.
Le balayage préalable des émissions rayonnées dans un laboratoire d'essais CEM prend un temps considérable avant que les mesures de conformité finales puissent être effectuées. Le TDS accéléré réduit ce temps de mesure de pré-balayage pour chaque appareil testé (DUT). Par exemple, un récepteur EMI avec TDS accéléré peut réduire le temps de balayage à moins de 30 s, ce qui est plus de 5000 fois plus rapide que les temps de balayage échelonnés (voir tableau 1). En outre, le TDS accéléré peut augmenter la largeur de bande de capture des données pendant les mesures de balayage en temps réel plus que les méthodes conventionnelles, en analysant le spectre de données jusqu'à 350 MHz dans un seul segment pour un diagnostic CEM précis.
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