Bislang eigneten sich Oszilloskope kaum für die EMV-Fehlersuche. Ihre Empfindlichkeit war nicht hoch genug, um Störemissionen gut zu erfassen. Ferner waren ihre FFT(Fast-Fourier-Transformation)-Funktionen zur Spektrumanalyse nicht ausreichend leistungsfähig - und zudem waren sie noch kompliziert zu bedienen. Diesen Mängeln Abhilfe schaffen will das Unternehmen Rohde & Schwarz mit dem digitalen Oszilloskop R&S RTO. Eine Empfindlichkeit von 1 mV/Div, eine Bandbreite von bis zu 4 GHz und sehr geringes Eingangsrauschen sollen es möglich machen, Störemissionen mittels Nahfeldsonden zu erfassen und zu analysieren. Basierend auf Ergebnissen von EMV-Konformitätsprüfungen können mit dem Oszilloskop im Entwicklungslabor unerwünschte Aussendungen von elektronischen Designs analysiert und deren Ursachen ermittelt werden. Als kostengünstige Alternative für diese Anwendungen hat der Hersteller das Oszilloskop R&S RTE mit einer Bandbreite von bis zu 1 GHz entwickelt.
Intuitives Bedienkonzept
Bei der EMV-Fehlersuche mit Oszilloskopen kommt es vor allem auf ihre FFT-Funktion an. Bestehende FFT-Implementierungen in Oszilloskopen sind deshalb unflexibel in der Bedienung, weil das angezeigte Frequenzband und die Auflösebandbreite durch die Zeitbereichseinstellungen festgelegt sind. Folge: eine erschwerte Navigation im Frequenzbereich und eine zeitaufwendig Analyse von Signalen im Spektralbereich.
Die beiden oben genannten Oszilloskope zeichnen sich dagegen durch einen intuitiven Ansatz aus: Die Bedienung der FFT-Funktion ähnelt der bei eines Spektrumanalysators. Typische Parameter wie Start- und Stoppfrequenz, Auflösebandbreite und Detektortyp kann der Entwickler direkt einstellen. Das Gerät nimmt die notwendigen Zeitbereichseinstellungen automatisch vor und nutzt dazu seine leistungsfähige Signalverarbeitung und den tiefen Akquisitionsspeicher. Das erlaubt es dem Anwender, Störemissionen auf einfache Weise sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich zu analysieren. Rückschlüsse auf die Ursachen unerwünschter Emissionen gelingen schneller.
Die überlappende FFT, die in den neuen Modellen implementiert ist, ermöglicht es, Störemissionen mit einer hohen Empfindlichkeit zu erfassen. Gleichzeitig visualisiert sie den zeitlichen Verlauf spektraler Emissionen. Dafür teilt das Oszilloskop das erfasste Signal vor der FFT-Verarbeitung in viele Segmente und berechnet für jedes ein eigenes Spektrum. Dies macht sporadisch auftretende Signale mit niedriger Energie in einzelnen Spektren sichtbar. Im nächsten Schritt werden die einzelnen Spektren abhängig von deren Häufigkeit farbcodiert zu einem Gesamtspektrum zusammengefasst. Dabei lassen sich sporadisch auftretende Signale von konstant vorhandenen Aussendungen farblich unterscheiden. Dieses farbcodierte Gesamtspektrum verschafft dem Entwickler einen sehr guten Überblick über die Art und die Häufigkeit der vorhandenen Störemissionen.
Zeitbeschränkte FFT-Funktion
Die zeitbeschränkte (Gated)-FFT-Funktion gibt dem Anwender die Möglichkeit, die FFT auf ein gewünschtes Interval im aufgenommenen Zeitsignal einzuschränken. Dieses Zeitfenster (Gate) lässt sich über das gesamte Akquisitionsintervall verschieben. Dadurch kann man feststellen, welche Abschnitte des Zeitsignals zu welchen Ergebnissen im Spektrum führen. Unerwünschte Emissionen von Schaltnetzteilen lassen sich so dem Überschwingen des Schalttransistors zuordnen. Auch ist es möglich, kurzzeitige Störemissionen von schnellen Datenbussen, deren Leitungsführung ungünstig ist, über die zeitbeschränkte FFT-Funktion eindeutig mit den entsprechenden Signalsequenzen in Zusammenhang zu bringen. Ist das Problem einmal identifiziert, überprüfen Anwender mit dem Oszilloskop einfach und schnell, wie wirksam ihre Gegenmaßnahmen wie Blockkondensatoren, zusätzliche Schirmungen oder veränderte Leitungsführung bei Bussignalen sind.
Zu den herausforderndsten EMV-Problemen zählen sporadisch auftretende Emissionen. Es ist schon schwierig, diese Störemissionen zu erfassen. Hinzu kommt, dass die üblichen Messmittel nur beschränkte Möglichkeiten bieten, einmal erfasste Signale zu analysieren. Diesem Problem begegnen will das Unternehmen mit der Maskenfunktion, mit der es seine beiden Oszilloskop-Modelle R&S RTO und R&S RTE ausgerüstet hat. Damit soll der Anwender einfach und flexibel Frequenzmasken definieren und über die Funktion „Stop On Violation“ genau das Signal festhalten können, das die Frequenzmasken verletzt. Die Möglichkeit, FFT-Parameter wie den betrachteten Frequenzbereich und die Auflösebandbreite auch bei bereits erfassten Signalen zu verändern, ist ein weiterer Pluspunkt dieser Funktion. Auch schwierig zu erfassende Störemissionen lassen sich damit detailliert untersuchen. Ebenso unterstützt auch die History-Funktion bei der Analyse von Störemissionen. Sie speichert die letzten Akquisitionen automatisch bis zur maximalen Tiefe des Speichers. Dadurch lassen sich aktuelle und vorhergehende Akquisitionen miteinander vergleichen und ohne Einschränkungen analysieren.
