Erhöhung der Ortsauflösung von Nahfeldmessungen durch eine inverse Faltungsoperation

Inhalt:
Die elektromagnetischen Emissionen von Leiterplatten (PCBs) und integrierten Schaltungen (ICs) werden vielfach durch Nahfeldmessungen bestimmt. Planare Nahfeld-Scanner messen das elektrische und/oder das magnetische Feld über der Platine beziehungsweise in der Nähe der Chipoberfläche. Diese Messungen sollten mit einer hohen räumlichen Auflösung durchgeführt werden, um die verschiedenen Strahlungsquellen genau zu lokalisieren und deren Ursache wie kritische Strompfade zu identifizieren. Leider ist die Ortsauflösung abhängig von der Größe des verwendeten Feldsensor, denn ein Feldsensor mit endlichen Abmessungen erfasst nicht nur das Feld in einem einzelnen Raumpunkt, sondern in dem ganzen Raumgebiet, in dem er sich befindet. Der Sensor verhält sich räumlich integrierend und liefert somit lediglich den Mittelwert der gemessenen Feldgröße. Daher ist das gemessene Feldbild bei der Verwendung von großen Sonden sehr verschwommen und kann lediglich zur Identifikation von Gebieten mit hohen Feldamplituden (sogenannten Hotspots) verwendet werden. Die klassische Methode zur Erhöhung der Ortsauflösung ist die Verwendung von sehr kleinen Sensoren. Diese haben zwar eine geringere Empfindlichkeit, können aber im Abstand von wenigen Mikrometern zum Testobjekt positioniert werden. Leider ist die Herstellung dieser Sensoren sehr aufwendig. Damit auch Sonden in moderater Größe, die einfacher zu fertigen und mechanisch belastbarer sind, verwendet werden können, wurde ein Verfahren entwickelt, das die räumlich integrierende Wirkung des Feldsensors berücksichtigt. Somit ist es möglich, von der gemessenen verschwommenen Feldverteilung auf die tatsächliche Feldverteilung zurückzuschließen. Dabei brauchen aber die gemessene und die korrigierte Feldverteilung nicht zwangsläufig in einer Ebene zu liegen. Somit ist es möglich, die Nahfeldmessungen in einem größeren Abstand zum Messobjekt durchzuführen und die Feldverteilung in einer Ebene nahe des Testobjekts mit einer hohen Ortsauflösung zu berechnen. Nachdem das Verfahren in "A. Tankielun, U. Keller, W. John, H. Garbe, Complex Deconvolution for Improvement of Standard Monopole Near-Field Measurement Results“ erfolgreich an passiven Teststrukturen, die gut simulierbar waren und daher sehr gute Vergleichsmöglichkeiten boten, getestet worden ist, wird es in diesem Beitrag zur Emissionsanalyse einer integrierten Schaltung eingesetzt.