Multidomain-Oszilloskop

Worauf bei der Entwicklung des kabellosen Ladesystems Qi zu achten ist

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Mit dieser Information erfolgt die korrekte Auswahl des Zeitbereichs für die Analyse. Die eigentliche Modulation lässt sich am Besten im Spektrogramm analysieren. Dort ist die Magnitude des Frequenzsspektrums mit verschiedenen Farbschemata kodiert und über die Zeit aufgetragen. Damit sind Veränderungen, wie Umschaltvorgänge, leicht interpretierbar. Selbst schnelle Frequenzänderungen sind dank der hohen FFT-Rate gut sichtbar.

Im Zusammenspiel mit der erhältlichen Option History und segmentierter Speicher (R&S RTM-K15) zeigt der Marker im Spektrogramm nicht nur den Zeitpunkt einer Erfassung, sondern ermöglicht es, die entsprechenden Zeit- und Frequenzmesskurven aus dem 460 MSample tiefem Speicher auf den Bildschirm zu laden. Zur Analyse der geladenen Messkurve stehen dann alle Werkzeuge des Oszilloskops zur Verfügung. So lassen sich zum Beispiel über den Maskentest auf Fehler hindeutende Ausreißer in den Analogsignalen elegant finden.

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Elektromagnetische Störanfälligkeit und Verträglichkeit

Im Bild 4 ist eine solche Modulation der Trägerfrequenz fc dargestellt, wie sie zur Anpassung der Leistung einer Qi-Schaltung benötigt wird: Im oberen Viertel des Spektrogramms ist die Leerlauffrequenz der Ladestation von 175 kHz sichtbar. Mit der sich nähernden Last ändert sich fc zuerst auf 120 kHz, um sich dann mit weiter verringerndem Abstand schrittweise auf 205 kHz anzupassen.

Der Max-Hold-Trace (blaue Kurve), das ist die Einhüllende der Maximalwerte aller fc-Spektren (gelbe Kurve), vereinfacht die Analyse der Magnitudenänderung. Auf dieser Basis lässt sich die Spule anpassen. Neben der Energieeffizienz ist die Charakterisierung der elektromagnetischen Störanfälligkeit der Ladestation wichtig.

Eine große Ladespule fungiert zusammen mit den PCB-Leitungen als Antenne und zum anderem bieten sich Voruntersuchungen in der Entwicklung an, um spätere Überraschungen bei der elektromagnetischen Verträglichkeitsprüfung zu vermeiden. Periodische Pings verursachen beim Verbindungsaufbau sogenanntes Ripple-Rauschen auf den Board-Leitungen. Später in der Energieübertragungsphase hat das System eine fixe Resonanzfrequenz und ist damit anfälliger für externe elektromagnetische Störer als in den vorangegangenen Phasen.

Das Bild 5 zeigt niedrige und hohe elektromagnetische Störungen bei ein- bzw. ausgeschalteten Komponenten.

Mit Nahfeldsonden PCB-Leitungen untersuchen

Mit passenden Nahfeldsonden, wie sie im R&S HZ-15-Set enthalten sind, lassen sich die PCB-Leitungen direkt untersuchen und problematische Stellen schnell lokalisieren. Wie auf einem Spektrumanalysator kann man mit dem Oszilloskop und der Spektrumanalyse- und Spektrogrammoption Parameter wie die Mittenfrequenz, den Span und die Auflösebandbreite direkt anpassen. Schnelle und sporadische Emissionen lassen sich mit einem Spektrumanalysatoren finden.

Mit der implementierten Digital Down Conversion (DDC) in der Option R&S RTM-K18 kann die Aufgabe auch ein Oszilloskop übernehmen. Dank der zusätzlichen Möglichkeit gleichzeitig im Zeitbereich Ereignisse zu überwachen, lassen sich Ursachen leichter lokalisieren und entsprechende Gegenmaßnahmen vornehmen.

* Dr. Philipp Weigell ist Produktmanager für Oszilloskope bei Rohde & Schwarz in München.

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