EMC測量設備的選擇
在EMC測試設備選型時,常遇到這樣的問題:EMI接收機與頻譜儀到底有何不同,為何EMI測試要選用接收機(jī)?本(běn)文依(yī)據CISPR16-1(GB/T6113)和GJB152,對於接收機的測試原理(lǐ)進行剖析,分析接收機與(yǔ)頻譜測試設備的選擇提供(gòng)參考(kǎo)-符合標準的(de)接收(shōu)機是EMC合格評定測試的唯()一選擇。
1、接收機和頻譜分析儀(yí)的原理差異
頻譜分析儀是當前頻譜分析(xī)的主要工(gōng)具,尤其是掃頻外差式頻譜分(fèn)析儀是當今頻(pín)譜儀的主流,應用掃頻測量技術,通過掃頻信號源得到外差信號進行頻(pín)域動態分析。
接收機是進行EMC測試的主要工具,以點頻法為基礎(chǔ),應用本振調諧的(de)原理測試相應頻點的電平值。接收機的掃描模式應當是以步進(jìn)點頻調諧的方式得到的。
1.1 基本原理圖
根(gēn)據工作原理,頻譜分析儀和接收機可(kě)分為模擬式和數字式兩大類。外(wài)差式分析是當前使用最(zuì)為廣泛的接收和分析方法。下麵就外差式(shì)頻譜分析儀與接收機之間的主要差別作一分析。
從(cóng)原(yuán)理圖上看,頻譜儀與接(jiē)收機類似,但是頻譜儀與接收機在以下幾方麵差別較大:前端(duān)預(yù)選器;本振信號掃描;中頻濾波器;雜散信號和精度。
1.2 輸入RF信號的前端處理
接(jiē)收機(jī)與頻譜儀在輸入端對信號進行的處理是不同的。
頻譜儀的信號輸入端通常有一組較(jiào)為簡單的低通濾波器,而接收(shōu)機要采用對寬帶信號有較強的(de)抗擾能(néng)力的預選器。通常包括一組固定帶通濾波器和一組跟蹤濾波(bō)器,完成對信號的預選。
由(yóu)於RF信號的諧波(bō)、交調和其它雜(zá)散信號的影響,造(zào)成頻譜儀和(hé)接收機測(cè)試誤(wù)差。相(xiàng)對(duì)於頻譜儀而言,接(jiē)收機需要更高的精度,這要求在接收機的前(qián)端比普通頻譜儀多出一個預選器,提高(gāo)選擇性。
接收機(jī)的選擇性在GB/T6113(CISPR16)中有明確規定。
1.3 本振信號的調節(jiē)
現在的EMC測量,人(rén)們不止要求能手動調(diào)諧搜索(suǒ)頻率點,也需要快速直觀觀察EUT的(de)頻率電平(píng)特性。這就是要求本振信(xìn)號既能(néng)測試規定的頻率點,也能夠在一定頻率範圍掃描。
頻譜儀是通過掃頻信號源實現掃頻測量的。通常通過斜波或鋸齒波信號控製掃頻信號源,在預設的(de)頻率(lǜ)跨度內掃描,獲得期望的混頻輸出信號。
接(jiē)收機的頻率掃描是步進的,離散的,是離散的點頻測試。接收機按(àn)照操作者預先設定的頻率間隔,通過處理器的控製(zhì),在每一(yī)個頻率點進行電平測量,顯示的測試(shì)結果曲線實際是單個點頻測試的的結果。
1.4 中頻濾波器
頻譜儀和接收機的中(zhōng)頻濾波器的帶寬是(shì)不同的。
通常定義頻譜儀分辨率帶寬是(shì)幅(fú)頻特性的3dB帶寬,而接收(shōu)機的(de)中頻帶寬是(shì)幅頻特性的6dB帶寬。當頻譜儀與接收機設定相同級別(bié)的帶(dài)寬時,它們對信(xìn)號的實(shí)際測試值是(shì)不同的。具體的表現如下圖:
頻譜儀RBW濾波器 接收機IFBW濾波(bō)器(qì)
從頻譜儀和接收機(jī)中頻濾波器的幅頻特性可以看出,當頻譜儀3dB帶寬(kuān)B3與接收機6dB帶寬B6值設為一樣時,實際通過兩種(zhǒng)濾波器的信號(hào)幅頻特性是不一樣(yàng)的。依據EMC標準,無論是民用還是軍()用標準,帶寬均應為6dB。
1.5 檢(jiǎn)波器
依據EMC標準,要求(qiú)測試接(jiē)收機帶有峰值、準(zhǔn)峰(fēng)值(zhí)和平均值檢波器,通用頻譜分析儀一般帶有峰值和(hé)平均值檢波器(qì),沒有準(zhǔn)峰值檢波器,而EMC標準中限值通常(cháng)包括準峰(fēng)值(zhí)限值。
1.6 精度
從接收(shōu)機對信號的(de)處理(lǐ)方式以及EMC測試要求看,接收機(jī)要比頻譜儀有更(gèng)高的精度,更低的亂真響應。
2接收機與頻譜分析儀在EMC測試應用(yòng)的差異
在目前的市場(chǎng)上,我們(men)可以見到(dào)一些通過頻譜分析儀改造而來的接收機,如果應用它們進(jìn)行測試,必須符合相應的標準。對於民用EMC測試,測量設備標準依據為CISPR16-1(GB/T6113)。對於軍()用標準測試,測量設備的標準依據是GJB152(MIL-STD462)。
根據上一章原理分析,我們(men)可以總結出下麵一個簡單的公(gōng)式:
通用頻譜儀(yí)+預選器+6dB中頻濾(lǜ)波器(qì),三種檢波器(qì)+點頻測試功能+高精度信號處理=接收機
在公式左邊各項並非簡單羅列,每項都有特(tè)殊要求,同時根據設計原理,在使用中必須依據儀器生產商的說明(míng)進行操作,才能達到相應要(yào)求。
2.1 預選器(qì)
頻(pín)段的(de)選擇必須依據生產商的說明,如果掃描跨度設(shè)置不合適,預選器中的固定濾波器和跟隨濾波器(qì)就無法正常工作。
2.2 點頻測(cè)試和檢波器
在依(yī)據EMC標(biāo)準進行測試時,許多情況下需要對某些固定的頻率點進行實時測試。例如,許多測試工程師在進行輻射幹擾(rǎo)測試時,依據標準要求,需要選擇合適的頻率點,進行轉台的轉動和(hé)天線的升降,實時快速觀察和記(jì)錄該點的(de)電平值。在這種情況下,具有點頻測試功能(néng)的接收機能夠方便準確地(dì)完成(chéng),而通用頻譜(pǔ)分析儀無法準確實時測試單一頻點的電平變化,EMI測試用頻譜分析儀必須有增加的功能,能夠在掃描跨度(SPAN)為零時,快速準確的進行測試,不止是峰值顯示,同時要有準峰值和平(píng)均值。
依據標準CISPR16-1,對峰值、準峰值(zhí)和平均值(zhí)檢波器作脈衝響應測試時,接收機可以對單一頻(pín)率進行點頻監測,判斷其是否符合標準,而通(tōng)用頻譜儀完成(chéng)這種測量是很困難的。脈(mò)衝響應測量是(shì)判斷接收(shōu)機合適與否的一個重要指標,不符合標準的僅能作為預測試設備。
3 結(jié)論(lùn)
依據本文對頻譜分析儀和接收機所(suǒ)作的原理分析,針對(duì)EMC測試設(shè)計的接收機是適合判定和認證測試的唯()一選(xuǎn)擇。許(xǔ)多預測試儀器,如(rú)頻譜分析儀內置6dB中頻(pín)帶寬、準峰值(zhí)和平均值檢波器,或頻譜分析儀外加預選器,都無法完()全達到接收機的要求,隻可以用於工廠預測試。
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