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Forum: HF, Funk und Felder Probleme mit EMV bei RFID Reader


Autor: Samuel (Gast)
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Hallo,

habe Probleme mit der EMV Zertifizierung bei einem selbst gebauten RFID 
Reader. Dieser Reader (13.56 MHz) besteht aus zwei Printplatten. Auf der 
einen befindet sich ein PN512 Transceiver, mit differenziellem Ausgang. 
Am Ausgang des Treibers befindet ein Tiefpassfilter 2. Ordnung (20 MHz 
Grenzfrequenz). Danach geht es auf ein ca. 10 cm langes ungeschirmtes 
Flachbandkabel zur zweiten Printplatte (differenziell geführt (GND, TX1, 
TX2, GND)). Auf der zweiten Printplatte befindet sich die Antenne und 
das Anpassnetzwerk. Das System ist "gematcht", der return loss ist 
kleiner als -20 dB.

Bei der EMV Messung zeigen sich sehr hochfrequente Störungen (siehe Bild 
emv). Wir haben festgestellt, dass diese Störungen von Kabel abgestrahlt 
werden. Ein Ferrit um das Kabel konnte die Störungen soweit dämpfen, 
dass diese unter dem Grenzwert liegen. Leider ist das für uns keine 
praktikable Lösung, daher muss ich eine andere Lösung finden.

Ich verstehe nicht wie die Störungen entstehen. Die Störung beinhaltet 
alle geraden wie ungeraden Harmonischen (1. Harmonische hat 13.56 MHz). 
Daraus schliesse ich, dass diese durch Verzerrungen entstehen. Nur wie 
ist das möglich?

Ich werde nun versuchen den Treiber auf das Kabel zu matchen und die 
Antenne auf das Kabel, ob es was bringt wird sich zeigen. Auch werde ich 
versuchen, den Ferrit gleich auf die Printplatte zu bestücken. Ein 
Filter höherer Ordnung wird wohl nichts Bringen?

Ich hoffe es kann mir jemand sagen wie diese Störungen entstehen oder 
wie man das in den Griff bekommt.

Gruss Samuel

Autor: oszi40 (Gast)
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JEDER Draht ist eine "Antenne" auch Dein Koax-Mantel ist ein "dicker 
Draht".
Frage wäre, ob der Mantel überhaupt großflächig HF-dicht an ein 
HF-dichtes Gehäuse angeschlossen ist. Sonst hilft evtl.Klappferrit?

Autor: Maik H. (Gast)
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ha ha ...
So einen Plot haben wir auch mal mit einem 13,56 MHz Reader gemacht ...
Tipp am Rande : das differentielle Ausgangssignal kann ggfs. einen 
kleinen Zeitverzug auf einem Kanal haben. (Mit schnellem ZweikanalScope 
nachmessen).
Dann gibt es Gleich- und Gegentaktstörungen an der Antennenspeisung. Die 
Anpassung und Filterung ist aber in den Applikationsschriften meist als 
Gegentaktfilterung ausgelegt...

Autor: Joey (Gast)
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Kann es sein, das Ihr das Kabel zu knapp am Gehäuse vorbei führt? Dann 
besteht nämlich die Möglichkeit, dass sich kapazitive Kopplungen mit der 
Gehäusemasse ergeben und das könnte dann so aussehen.

mfg,

Autor: Anja (Gast)
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Samuel schrieb:
> Ich hoffe es kann mir jemand sagen wie diese Störungen entstehen oder
> wie man das in den Griff bekommt.

Hallo,

Ich würde eine stromkompensierte Drossel am Treiberausgang vorsehen. 
Eine CAN-Drossel sollte es tun. Wobei hier die kleineren 
Induktivitätswerte (11 uH) wirksamer sein sollten.

Im Diagramm gibt es 2 Resonanzstellen (Antennengeometrien).

Die Abstrahlung könnte auch über die Stromversorgungsleitung 
stattfinden. Störspitze 1 paßt zu einem Lambda/2 Strahler mit ca 1 m 
Länge. (oder Lambda/4 mit 0,5m).

Die 500 Mhz paßt als Lambda/4 Strahler in etwa zu der 10 cm 
Flachbandleitung.

Gruß Anja

Autor: Samuel (Gast)
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Ja, das Kabel verläuft sehr nahe am Gehäuse, das Gehäuse ist nicht an 
Masse angeschlossen. Auch die berechneten Abmessungen aus den 
Resonanzstellen passen auf das Gehäuse und das Kabel. Nur verstehe ich 
nicht wie die hohen Frequenzen zu Stande kommen.

Das mit der stromkompensierten Drossel ist ein guter Vorschlag, werde 
ich testen. Auch wenn das EMC Filter (siehe Bild) eigentlich den 
Gleichtakt-Anteil unterdrücken sollte. Das Kabel befindet sich übrigens 
zwischen EMC Filter und Matching Circuit, die Impedanz Ztr beträgt 
108-i29 Ohm (bezogen auf Masse). Sollte die Drossel vor oder hinter das 
Filter?

@Maik Hermanns
Wie konntet Ihr das Problem lösen?

Gruss Samuel

Autor: James (Gast)
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Im wissenschaftlichen Sinn genau verstanden haben wir bei uns auch 
nicht, wieso sich eine Resonanz mit dem Gehäuse ergibt.

Die Lösung war: ein kantenkontaktierter Print, der über mit dem Gehäuse 
verlötet war (keine Angst, war nur ein Prototyp :-)) Der Serienprint war 
dann mit Gewebedichtungen, wie Du sie unter 
"http://www.mtc.de/_mtc/deu/modules/general/index.p... findest, 
mit dem Gehäuse verbunden und auf Masse gelegt.

Damit ist dann das Gehäuse mit Masse verbunden, was die Abstrahlungen 
zumindest reduzieren sollte.

Weitere Infos bzgl. Kantenkontaktierung (oder Kantenmetallisierung) 
findest Du unter:

https://www.zvei.org/fileadmin/user_upload/Fachver...

lg,

Autor: Blubber (Gast)
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Samuel schrieb:
> Ich verstehe nicht wie die Störungen entstehen. Die Störung beinhaltet
> alle geraden wie ungeraden Harmonischen (1. Harmonische hat 13.56 MHz).
> Daraus schliesse ich, dass diese durch Verzerrungen entstehen. Nur wie
> ist das möglich?

Das scheint doch die Lösung zu sein. Die harmonischen der Trägerfrequenz 
(+Seitenbänder) entstehen an Halbleiterübergängen (x^2 Funktionen). Auf 
diese Art und Weise werden Frequenzverdopplerschaltungen aufgebaut.

Also denke ich, ist die Lösung eher nicht in der Erscheinung zu lösen, 
sondern an der Ursache.

Autor: Anja (Gast)
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Samuel schrieb:
> Sollte die Drossel vor oder hinter das
> Filter?

Normalerweise direkt an die Leitung. (zusätzliche Symmetrierung). Sollte 
ca 10 dB Minderung bei der Abstrahlung bringen.

Falls deine Masse auf der Leiterplatte HF-Ströme trägt könnte es sonst 
sein daß über die C0-Kondensatoren die Störungen von der Masse wieder 
ungefiltert auf die Leitung kommen.

Noch was: den Masseanschluß zwischen den C2 verstehe ich nicht: Bei 
Bauteiltoleranzen bringt dies nur eine zusätzliche Unsymmetrie.

Gruß Anja

Autor: Samuel (Gast)
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Vielen Dank für eure Ratschläge.

Habe mir ein Spektrumanalyser und Nahfeldsonden besorgt und ein paar 
Messungen gemacht. So wie es scheint, kommen diese Störungen aus dem 
Transceiver. Die Störungen sind auch dann noch da, wenn ich die Ausgänge 
mit einem Widerstand abschliesse, also kein Übersteuern des Verstärkers 
durch Reflektionen. Bei den Störungen handelt es sich um gerade wie auch 
ungerade Harmonische.

Je nach dem nach was man sucht scheint es, dass die Störungen über die 
Signalleitungen oder über die Luft auf das Kabel gelangen. Jedenfalls 
konnte die stromkompensierte Drossel auf TX und weitere Ferrite auf den 
anderen Leitungen die Störungen um ca. 10dB senken. Werde Morgen weitere 
Messungen in einer EMV Kammer machen, in der Hoffnung noch mehr 
herauszufinden.

Es scheint, dass die geraden Harmonischen von den TX Treibern kommen, 
daher die Masse an C0. Eventuell ist der Masseanschluss beim Einsatz 
einer Drossel überflüssig. Der Grund für die Masse an C2 verstehe ich 
auch nicht. NXP empfiehlt den Mittelpunkt der Antenne nicht an Masse 
anzuschliessen um bei Unsymmetrie GND Ströme zu vermeiden, C2 hängen sie 
aber an Masse.

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