TW202321711A

TW202321711A - 測試輻射敏感度之系統及方法

Info

Publication number: TW202321711A
Application number: TW110143539A
Authority: TW
Inventors: 李永森; 蔡易霖
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-06-01
Also published as: TWI771232B

Abstract

一種測試輻射敏感度之方法，包含發射輻射波至受測裝置，測量該受測裝置以根據該輻射波測得第一電壓，輸出參考電壓至耦合裝置以使該耦合裝置根據該參考電壓產生第二電壓，調整該參考電壓以使該第二電壓近似於該第一電壓，儲存調整後的該參考電壓，根據調整後的該參考電壓輸出該第二電壓至該受測裝置以模擬該輻射波對於該受測裝置之影響，該受測裝置接收該參考電壓後對應地傳送控制訊號至該耦合裝置，及根據該控制訊號判斷該受測裝置之狀態。

Description

測試輻射敏感度之系統及方法

本發明關於一種測試輻射敏感度之系統及方法，尤指可模擬輻射波對於受測裝置之影響的測試輻射敏感度之系統及方法。

對於電子設備而言，例如電腦或伺服器，輻射敏感度（radiated susceptibility，RS）之測試至關重要。由於電磁場無處不在，若無法通過輻射敏感度測試，電子設備可能會受到輻射波之侵擾而導致功能性的故障及損壞。

目前，為了測試輻射敏感度，須將電子設備放在電波暗室（Anechoic chamber），發射電波至電子設備，再測量電子設備受到的影響。若產生的結果為未通過，則須以試錯（trial and error）方式，讓工程人員進入電波暗室，調整設定，再反覆執行相關操作，以進行分析或除錯。

此過程須消耗大量的場地資源、操作時間，也不易找出發生錯誤的根本原因。此外，由於工程人員須時常進入高輻射區域，故也不利於工程人員的安全與健康。

再者，對於不需要正式輻射敏感度驗證報告的簡單測試而言，例如工程預測、或是結果比較，若這些簡單測試仍需在電波暗室內進行，則其所佔用的資源、及花費的成本幾乎等於做一次正式的輻射敏感度認證測試，此種作法相當不符成本效益。因此，有必要建立一套不需要在電波暗室內即可進行輻射敏感度測試的系統及方法，以方便工程人員進行分析或除錯。

實施例提供一種測試輻射敏感度之系統，包含一週邊控制裝置、一耦合裝置、一訊號產生器及一受測裝置。該週邊控制裝置用以根據一資料訊號及一第一控制訊號判斷一受測裝置之狀態。該週邊控制裝置包含一第一端，用以收發該第一控制訊號，及一第二端，用以收發對應於一參考電壓之該資料訊號。該耦合裝置包含一第一端，用以接收該參考電壓，一第二端，用以根據該參考電壓輸出對應於一第一電壓之一第二電壓及收發對應於該第一控制訊號之一第二控制訊號，及一第三端，耦接於該週邊控制裝置之該第一端，用以收發該第一控制訊號。該訊號產生器包含一第一端，耦接於該耦合裝置之該第一端，用以輸出該參考電壓，及一第二端，耦接於該週邊控制裝置之該第二端，用以收發該資料訊號。該受測裝置耦接至該耦合裝置之該第二端，用以接收該第二電壓及收發該第二控制訊號。當一輻射波施加於該受測裝置時可測得該第一電壓，且該參考電壓係被設定以使該第二電壓近似於該第一電壓以模擬該輻射波對於該受測裝置之影響。

另一實施例提供一種測試輻射敏感度之方法，包含發射一輻射波至一受測裝置；測量該受測裝置以根據該輻射波測得一第一電壓；輸出一參考電壓至一耦合裝置，以使該耦合裝置根據該參考電壓產生一第二電壓；調整該參考電壓以使該第二電壓近似於該第一電壓；儲存調整後的該參考電壓；根據調整後的該參考電壓輸出該第二電壓至該受測裝置，以模擬該輻射波對於該受測裝置之影響；該受測裝置接收該第二電壓後，對應地傳送一控制訊號至該耦合裝置；及根據該控制訊號判斷該受測裝置之狀態。

為了改善前述的缺失，實施例可提供測試輻射敏感度之系統及方法，如下文所述。

根據實施例，可先於天線暗室（或電波暗室）中，以天線發射輻射波至受測裝置，並量測受測裝置以得到對應的第一電壓，而根據天線發射輻射波的頻率之高低，從80MHz到1,000MHz之間各個量測頻率點（例如，100MHz、125MHz、250MHz、400MHz及1,000MHz等），量測受測裝置EUT可取得不同的第一電壓。之後，再以訊號產生器提供參考電壓，以透過耦合裝置據以產生第二電壓以施加於受測裝置。訊號產生器所產生的參考電壓可被調整，以使第二電壓近似於第一電壓。調整後的參考電壓可儲存備用，將完整全部的量測頻率點所對應之參考電壓都儲存於資料庫；之後，則不須再使用天線暗室，而可使用儲存的參考電壓，再透過耦合裝置產生第二電壓，施加於受測裝置，以模擬輻射波對受測裝置的影響。

第1圖為實施例中，施加輻射波W至受測裝置EUT的示意圖。第2圖為實施例中，模擬輻射波W對於受測裝置EUT之影響的示意圖。第3圖為實施例中，測試輻射敏感度之方法300的流程圖。第1圖可對應於第3圖之步驟310至320，第2圖可對應於第3圖之步驟330至380。如第1圖至第3圖所示，方法300可包含以下步驟：

步驟310：發射輻射波W至受測裝置EUT；

步驟320：測量受測裝置EUT以根據該輻射波W測得第一電壓VRS；

步驟330：輸出參考電壓Vi至耦合裝置CT，以使耦合裝置CT根據參考電壓Vi產生第二電壓V’RS；

步驟340：調整參考電壓Vi以使第二電壓V’RS近似於第一電壓VRS；

步驟350：儲存調整後的參考電壓Vi；

步驟360：根據調整後的參考電壓Vi輸出第二電壓V’RS至受測裝置EUT，以模擬輻射波W對於受測裝置EUT之影響；

步驟370：受測裝置EUT接收第二電壓V’RS後，對應地傳送控制訊號Sc2至耦合裝置CT；及

步驟380：根據控制訊號Sc2判斷受測裝置EUT之狀態。

如第1圖所示，步驟310至320可於天線暗室110中進行，其中天線ANT發射的輻射波W根據測試之需求可具有預定頻率。舉例而言，測量裝置MD可為示波器，例如數位儲存示波器（DSO）。於第1圖中，測量裝置MD可置於法拉第籠（Faraday cage）FC之中，以避免被輻射波影響。受測裝置EUT可包含網路纜線（CAT cable）及網路接頭，舉例而言，網路纜線可為CAT 5E纜線，網路接頭可為RJ45 LAN接頭。因此，可測試網路纜線及接頭的輻射敏感度。根據實施例，第1圖中，測量裝置MD及受測裝置EUT可置於工作桌T上。工作桌T可具有絕緣性，例如為木桌，以符合測試相關的規範。

經量測及計算，可證實第二電壓V’RS確可模擬第一電壓VRS，僅於波形具有相位差，因此，以第二電壓V’RS模擬輻射波W之影響，具有可行性及準確度。第4圖及第5圖為相異實施例中，第一電壓VRS及第二電壓V’RS之示意圖。第4圖及第5圖中，橫軸可為時間軸，單位可例如為10微秒（μs），且直軸可對應於電壓，單位可例如為伏特。舉例而言，第4圖可對應於頻率約為100MHz之輻射波，且第4圖可對應於頻率約為125MHz之輻射波。由於頻率較高，故第4圖及第5圖中波形之細節未能完全呈現，但如第4圖及第5圖所示，第二電壓V’RS與第一電壓VRS之波形及電壓準位幾乎完全相同，兩者之波形僅具有相位差。由於相位差可易於後處理程序時被妥善處理，故如第4圖及第5圖所證，實施例之解決方案確實可使用第二電壓V’RS模擬第一電壓VRS，從而可模擬輻射波對於受測裝置EUT之影響。

如第2圖所示，步驟330至350中，可使用耦合裝置CT及訊號產生器SG以產生第二電壓V’RS，以模擬輻射波W之影響。如第2圖所示，耦合裝置CT可包含第一端P1、第二端P2及第三端P3，其中第一端P1可接收參考電壓Vi，第二端P2可根據參考電壓Vi輸出對應於第一電壓VRS（示於第1圖）之第二電壓V’RS，第三端P3可耦接於週邊控制裝置PD，以收發控制訊號Sc1。關於控制訊號Sc1，將述於後文。由於耦合裝置CT具有第一端P1至第三端P3，故耦合裝置CT可為三埠耦合裝置。

訊號產生器SG可耦接於耦合裝置CT之第一端P1，以輸出參考電壓Vi。受測裝置EUT可耦接至耦合裝置CT之第二端P2，以接收第二電壓V’RS。根據實施例，第二電壓V’RS可正相關於第一電壓VRS及校正因數（correction factor）CF之和，例如等式eq-1所示：

Vi = V’RS + CF … eq-1；

如步驟340至350所示，由於步驟320中已求得第一電壓VRS，故訊號產生器SG可調整至適宜的參考電壓Vi，以使第二電壓V’RS近似於第一電壓VRS。舉例而言，第一電壓VRS及第二電壓V’RS的差異可不大於第一電壓VRS的10%、5%或1%。如步驟360所述，可根據調整後的參考電壓Vi輸出第二電壓V’RS至受測裝置EUT，以模擬輻射波W對於受測裝置EUT之影響。

根據實施例，步驟310至350可重複執行，以取得對應於相異頻率的參考電壓Vi。舉例而言，步驟310中，輻射波W可具有第一頻率，故步驟340至350中，調整後的參考電壓Vi可對應於該第一頻率。之後，可將輻射波W由第一頻率調整第二頻率，以另求得對應於第二頻率之參考電壓Vi，依此類推。

藉由多次校準及操作，可得到多個頻率與多個參考電壓Vi之對照表，之後，若欲對於受測裝置EUT施加預定頻率的輻射波W，則可直接以第2圖的方式，使用對應的參考電壓Vi輸出第二電壓V’RS至受測裝置EUT以進行模擬。舉例而言，對照表之多個參考電壓Vi所對應的多個頻率可介於數十至數百兆赫茲（MHz），但小於1吉赫茲（GHz），以避免頻率過高時，雜訊比例過多。根據實施例，第2圖中，週邊控制裝置PD、耦合裝置CT及受測裝置EUT之間可使用局部區域網路（Local Area Network，LAN）之資料傳輸

第6圖為實施例中，測試輻射敏感度之系統400的示意圖。系統400可對應於第3圖之步驟360至380，相關操作細節如下述。系統400可包含第2圖所示的耦合裝置CT、訊號產生器SG、受測裝置EUT、週邊控制裝置PD。然而，第6圖之系統400不包含第1圖所示的測量裝置MD。

系統400中，週邊控制裝置PD可用以根據資料訊號Sd及控制訊號Sc1對受測裝置EUT進行測試，藉以判斷受測裝置EUT之狀態。週邊控制裝置PD可包含第一端及第二端，其中第一端用以收發控制訊號Sc1，且第二端用以收發對應於參考電壓Vi之資料訊號Sd。耦合裝置CT包含第一端、第二端及第三端，其中第一端用以接收參考電壓Vi，第二端用以根據參考電壓Vi輸出對應於第一電壓VRS之第二電壓V’RS及收發對應於控制訊號Sc1之控制訊號Sc2，且第三端耦接於週邊控制裝置PD之第一端以收發控制訊號Sc1。訊號產生器SG包含第一端及第二端，其中第一端耦接於耦合裝置CT之第一端，用以輸出該參考電壓Vi，且第二端，耦接於週邊控制裝置PD之第二端，用以收發資料訊號Sd。受測裝置EUT可耦接至耦合裝置CT之第二端，用以接收第二電壓V’RS及收發控制訊號Sc2。如上述，參考電壓Vi可被設定以使第二電壓V’RS近似於該第一電壓VRS，以模擬具有預定頻率之輻射波W對於受測裝置EUT之影響。

根據實施例，週邊控制裝置PD包含桌上型電腦、伺服器、筆記型電腦、平板電腦及/或運算裝置，用以進行相關的控制，例如，該週邊控制裝置PD可執行遠端操控程式，以對訊號產生器SG進行遠端控制或調整，其中遠端操控程式具有一資料庫，用以儲存全部的量測頻率點所對應之參考電壓，且遠端操控程式可根據資料庫中的參考電壓，自動依序執行所有量測頻率點所對應之參考電壓之測試。根據實施例，受測裝置EUT可包含網路纜線（CAT cable）及網路接頭。舉例而言，網路纜線可為CAT 5E纜線，網路接頭可為RJ45 LAN接頭。因此，可測試網路纜線及接頭之輻射敏感度。

如第6圖所示，系統400可選擇性另包含放大器A，耦接於訊號產生器SG之第一端及耦合裝置CT之第一端之間，用以放大參考電壓Vi。如第6圖所示，系統400可選擇性地另包含轉接器C，耦接於訊號產生器SG之第二端及週邊控制裝置PD之第二端之間，用以連接對應於訊號產生器SG之第一介面及對應於週邊控制裝置PD之第二介面，其中第一介面相異於第二介面，例如，第一介面可為通用介面匯流排（General Purpose Interface Bus，GPIB），且第二介面可為通用串列匯流排（Universal Serial Bus，USB）。

如第6圖所示，系統400可另包含工作桌T1及工作桌T2，其中週邊控制裝置PD、耦合裝置CT及訊號產生器SG可設置於工作桌T1，且受測裝置EUT可設置於工作桌T2。工作桌T1及工作桌T2之間可相隔預定距離，且工作桌T1及工作桌T2可以絕緣材料形成，例如木材。

根據實施例，系統400中，週邊控制裝置PD之第一端及耦合裝置CT之第三端之間可透過局部區域網路纜線（LAN cable）耦接，且耦合裝置CT之第二端及受測裝置之間可透過另一局部區域網路纜線耦接。因此，如第6圖所示，控制訊號Sc1、第二電壓V’RS及控制訊號Sc2可被載於局部區域網路纜線而傳輸。

根據實施例，週邊控制裝置PD可透過控制訊號Sc1及控制訊號Sc2對於受測裝置EUT傳送一筆測試資料及對應地接收一筆回應資料，以判斷受測裝置EUT對應於參考電壓Vi之狀態。舉例而言，當訊號產生器SG輸出參考訊號Vi，週邊控制裝置PD可藉由資料訊號Sd，查詢參考訊號Vi所對應的被模擬之輻射波的頻率等相關資訊。

舉例而言，週邊控制裝置PD可透過控制訊號Sc1輸出一筆測試封包，且耦合裝置CT可透過控制訊號Sc2將測試封包傳至受測裝置EUT。若受測裝置EUT被施加第二電壓V’RS後仍運作正常，則受測裝置EUT可透過控制訊號Sc2傳送回應封包至耦合裝置CT，且耦合裝置CT可透過控制訊號Sc1將回應封包傳至週邊控制裝置PD，以使週邊控制裝置PD得知受測裝置EUT仍正常操作。此情況中，可模擬受測裝置EUT受電磁波影響時，可正常操作。

另一情況中，若受測裝置EUT被施加第二電壓V’RS，發生異常，則當耦合裝置CT可透過控制訊號Sc2將測試封包傳至受測裝置EUT後，受測裝置EUT未能於預定時間內回傳回應封包。故根據模擬結果，週邊控制裝置PD可判斷受測裝置EUT受電磁波影響時，將發生異常。

如上述，藉由第6圖之系統400，可不須使用示波器及探針測量受測裝置EUT，即可透過資料訊號Sd、控制訊號S1及控制訊號S2，模擬及判斷電磁波對於受測裝置EUT之影響。根據實施例，週邊控制裝置PD之控制程式及硬體介面可適宜地調整，以進行上述操作。

第7圖為第2圖及第6圖之耦合裝置CT的示意圖。根據實施例，耦合裝置CT可包含一組電容及一組電阻，耦接於耦合裝置CT之第一端P1。耦合裝置CT可另包含扼流電路610，耦接於耦合裝置CT之第三端P3。扼流電路610可例如包含共模扼流圈（common mode choke）。扼流電路610可降低甚而阻隔第二電壓VR’S對於週邊控制裝置PD之干擾。舉例而言，SMA（SubMiniature version A）接頭可耦接於耦合裝置CT之第一端P1，第一RJ45接頭可耦接於耦合裝置CT之第二端P2，且第二RJ45接頭可耦接於耦合裝置CT之第三端P3。耦合裝置CT之外部機構可例如為立方體，設有適宜的散熱孔。舉例而言，耦合裝置CT長度、寬度及高度可為（但不限於）180公釐、180公釐及50公釐，且耦合裝置CT之第二端P2及第三端P3的RJ45接頭可設於立方體之同一面。根據實施例，藉由修改耦合裝置CT，可不限於使用RJ45接頭，亦可適用於其他接頭，例如通用串列匯流排（USB）接頭等。第7圖之電路結構僅為舉例，實施例的範圍不限於此。

根據實施例，測試輻射敏感度之方法300及系統400可用於伺服器之測試，以以能在天線暗室外模擬伺服器受到電磁輻射干擾產生的病徵，以方便工程師進行分析或除錯以解決問題，增進伺服器的穩定性及可靠度。因此，伺服器可更適合用於人工智慧（Artificial Intelligence，AI）運算、邊緣運算（Edge Computing），亦可支援5G通訊伺服器、雲端伺服器及車聯網伺服器等應用。

綜上所述，藉由實施例提供的測試輻射敏感度之方法300及系統400，可於電波暗室110進行初始的量測與校準，而後續即可使用訊號產生器SG產生對應的參考電壓Vi，從而產生第二電壓V’RS以模擬輻射波W對於待測裝置EUT的干擾與影響。根據實施例，於系統400可不須使用示波器及探針，即可進行相關模擬。由於可不再須反覆進入天線暗室110中進行操作，故可改善人員的健康與安全，降低裝備及時間之成本，及提高除錯與故障分析之便利性，故對於處理本領域之長期難題，實有助益。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

110:電波暗室 ANT:天線 W:輻射波 EUT:受測裝置 MD:測量裝置 FC:法拉第籠 CT:耦合裝置 VRS:第一電壓 SG:訊號產生器 PD:週邊控制裝置 Vi:參考電壓 P1:第一端 P2:第二端 P3:第三端 V’RS:第二電壓 300:方法 310至380:步驟 400:系統 T,T1,T2:工作桌 Sd:資料訊號 Sc1,Sc2:控制訊號 610:扼流電路 A:放大器 C:轉接器

第1圖為實施例中，施加輻射波至受測裝置的示意圖。第2圖為實施例中，模擬輻射波對於受測裝置之影響的示意圖。第3圖為實施例中，測試輻射敏感度之方法的流程圖。第4圖及第5圖為相異實施例中，第一電壓及第二電壓之示意圖。第6圖為實施例中，測試輻射敏感度之系統的示意圖。第7圖為第2圖及第6圖之耦合裝置的示意圖。

EUT:受測裝置

CT:耦合裝置

SG:訊號產生器

PD:週邊控制裝置

Vi:參考電壓

P1:第一端

P2:第二端

P3:第三端

V’RS:第二電壓

400:系統

T1,T2:工作桌

Sd:資料訊號

Sc1,Sc2:控制訊號

A:放大器

C:轉接器

Claims

一種測試輻射敏感度之系統，包含：一週邊控制裝置，用以根據一資料訊號及一第一控制訊號判斷一受測裝置之狀態，該週邊控制裝置包含一第一端，用以收發該第一控制訊號，及一第二端，用以收發對應於一參考電壓之該資料訊號；一耦合裝置，包含一第一端，用以接收該參考電壓，一第二端，用以根據該參考電壓輸出對應於一第一電壓之一第二電壓及收發對應於該第一控制訊號之一第二控制訊號，及一第三端，耦接於該週邊控制裝置之該第一端，用以收發該第一控制訊號；一訊號產生器，包含一第一端，耦接於該耦合裝置之該第一端，用以輸出該參考電壓，及一第二端，耦接於該週邊控制裝置之該第二端，用以收發該資料訊號；及該受測裝置，耦接至該耦合裝置之該第二端，用以接收該第二電壓及收發該第二控制訊號；其中當一輻射波施加於該受測裝置時可測得該第一電壓，且該參考電壓係被設定以使該第二電壓近似於該第一電壓以模擬該輻射波對於該受測裝置之影響。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，其中該週邊控制裝置包含一桌上型電腦、一伺服器、一筆記型電腦、一平板電腦及/或一運算裝置。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，其中該受測裝置包含一網路纜線及一網路接頭。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，其中該耦合裝置包含：一SMA接頭耦接於該耦合裝置之該第一端；一第一RJ45接頭耦接於該耦合裝置之該第二端；一第二RJ45接頭耦接於該耦合裝置之該第三端；及一扼流電路耦接於該耦合裝置之該第三端。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，另包含：一放大器，耦接於該訊號產生器之該第一端及該耦合裝置之該第一端之間，用以放大該參考電壓。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，另包含：一轉接器，耦接於該訊號產生器之該第二端及該週邊控制裝置之該第二端之間，用以連接對應於該訊號產生器之一第一介面及對應於該週邊控制裝置之一第二介面，其中該第一介面相異於該第二介面。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，另包含一第一工作桌及一第二工作桌，其中該週邊控制裝置、該耦合裝置及該訊號產生器設置於該第一工作桌，該受測裝置設置於該第二工作桌，該第一工作桌及該第二工作桌之間相隔一預定距離，且該第一工作桌及該第二工作桌以絕緣材料形成。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，其中該週邊控制裝置之該第一端及該耦合裝置之該第三端之間係透過一局部區域網路纜線耦接，且該耦合裝置之該第二端及該受測裝置之間係透過另一局部區域網路纜線耦接。
如請求項1所述的測試輻射敏感度之系統，其中該週邊控制裝置係藉由該第一控制訊號及該第二控制訊號對於該受測裝置傳送一筆測試資料及對應地接收一筆回應資料，以判斷該受測裝置對應於該參考電壓之狀態。
一種測試輻射敏感度之方法，包含：發射一輻射波至一受測裝置；測量該受測裝置以根據該輻射波測得一第一電壓；輸出一參考電壓至一耦合裝置，以使該耦合裝置根據該參考電壓產生一第二電壓；調整該參考電壓以使該第二電壓近似於該第一電壓；儲存調整後的該參考電壓；根據調整後的該參考電壓輸出該第二電壓至該受測裝置，以模擬該輻射波對於該受測裝置之影響；該受測裝置接收該第二電壓後，對應地傳送一控制訊號至該耦合裝置；及根據該控制訊號判斷該受測裝置之狀態。