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(dǐ)有何不同,為何EMI測試要選用接收機?本文依據CISPR16-1(GB/T6113)和GJB152,對於接收機的測試原理進(jìn)行剖析,分析接(jiē)收機與(yǔ)頻譜測試設備的選(xuǎn)擇提供參(cān)考-符合標準的(de)接收機是EMC合格評定測試的唯(wéi)()一選擇(zé)。
1、接收(shōu)機和頻譜分析儀的原理差異
頻譜分析(xī)儀是當前頻譜分析的主要工具,尤其是掃頻外(wài)差式頻(pín)譜分析儀是當今頻譜儀的主(zhǔ)流,應用掃頻測量技術,通過掃頻信號(hào)源得到外差信號進行頻域動態分析。
接收機是(shì)進行EMC測試的主(zhǔ)要工具,以點頻法為基礎,應用本振調諧的原理測試(shì)相應頻點的電平值。接(jiē)收機的掃描模式應當是以步進點頻調諧的(de)方(fāng)式得到的。
1.1 基本原理圖
根據工作原理,頻譜分析儀和接收機可分為模擬式和數字式兩大(dà)類。外差式分析是當前使用最為廣泛的接收和分析方法。下麵(miàn)就外差式頻譜分析儀與(yǔ)接收機(jī)之間的主要差別(bié)作一分析。
從原理圖上看,頻譜儀(yí)與接收機類似,但(dàn)是頻譜儀與接收(shōu)機在(zài)以下幾方麵(miàn)差別較(jiào)大:前端(duān)預選器;本振信號掃描;中頻(pín)濾波器;雜散信號和精度。
1.2 輸入RF信號(hào)的前端處理(lǐ)
接收機與頻(pín)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為簡單的低通濾波器,而(ér)接收機要采用對寬(kuān)帶信(xìn)號有較強的抗擾能力的預選器。通常包括一組(zǔ)固定帶(dài)通濾波器和(hé)一組跟蹤濾波器,完成對信號的預選。
由於RF信號的諧波、交調(diào)和其它雜散信號的影響,造成頻譜儀和接收(shōu)機測試誤差。相對於(yú)頻譜儀而言,接收機需要更高的精度,這要求在接收機的前端比普通頻譜儀多出一個預選器,提高選擇性。
接收機的選擇(zé)性在GB/T6113(CISPR16)中有明確規定。
1.3 本振信號的調(diào)節
現在的EMC測量,人們不止要求(qiú)能手動調諧搜索頻率點,也需要快速直觀(guān)觀察EUT的頻率電平特性。這就是要求本(běn)振(zhèn)信號既能測試規定的頻率點,也能(néng)夠在一定(dìng)頻率範圍掃描。
頻譜儀是通過掃頻(pín)信號源(yuán)實現(xiàn)掃頻測量的。通常通過斜波或鋸齒波信號(hào)控製掃頻信號源,在(zài)預設(shè)的頻率跨度內掃描,獲得期(qī)望的混頻輸出信號。
接收機的頻率掃描是步進的,離散的,是離散的點頻測試。接(jiē)收機按(àn)照操作者預先設定的頻率(lǜ)間隔,通過處(chù)理器的控製,在每(měi)一個頻率點進行電(diàn)平測量,顯示的測試結果曲線(xiàn)實際是(shì)單個點頻測試的的結果。
1.4 中頻濾波器
頻(pín)譜儀和接收機(jī)的中頻濾波(bō)器的帶寬(kuān)是不同的。
通常(cháng)定義頻譜儀分辨率帶寬是幅頻特性的3dB帶寬,而接收機的中頻帶寬是幅頻特性的6dB帶寬。當頻譜儀與(yǔ)接收機(jī)設定相同級別的帶寬時,它(tā)們對信號的實際測試值是不同的。具體的表現如下圖(tú):
頻譜儀RBW濾(lǜ)波器 接收(shōu)機IFBW濾(lǜ)波器
從頻譜儀和接收機中頻濾波器的幅頻特性可以看出,當頻譜儀3dB帶寬B3與接收機6dB帶寬B6值設為一(yī)樣時,實際通過兩種濾波器的信號幅頻特性是(shì)不一樣的。依據(jù)EMC標(biāo)準,無論是民用還是軍()用標準,帶寬均應為6dB。
1.5 檢波器
依據EMC標準,要求測試接收機帶有(yǒu)峰(fēng)值、準峰值和平均值檢波器,通用頻譜分析儀一般帶有峰值和(hé)平(píng)均值檢波器,沒有準峰值檢波器,而EMC標準中限值通常包括準峰值限值。
1.6 精度
從接收機對信號(hào)的處理方式(shì)以及(jí)EMC測試要求看,接收機要(yào)比頻譜儀有更高(gāo)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(chà)異(yì)
在目前的市場上,我們可以見到一些通過頻譜分析儀改造而來的接收機,如(rú)果應用它們進行(háng)測試,必須符合相應的標準。對於民用EMC測(cè)試,測量設備標準依據(jù)為CISPR16-1(GB/T6113)。對於(yú)軍()用標準測試,測量設備的(de)標準(zhǔn)依據是GJB152(MIL-STD462)。
根據上一章原(yuán)理分析,我們可以總結出下麵一個簡(jiǎn)單的(de)公式:
通用頻譜儀+預選器+6dB中頻濾波(bō)器(qì),三種檢波器+點頻測試功能+高精度信(xìn)號處理=接收機
在公式左邊各項並非簡單羅列,每項都有特殊要求,同時(shí)根據設計原理,在使(shǐ)用中必須依據儀器生產(chǎn)商的說(shuō)明進行操作,才能達(dá)到相應要求。
2.1 預選器
頻段的選擇必須(xū)依據生產商的說明,如果掃描跨度設置不(bú)合適,預選器中的固定濾(lǜ)波器和跟隨(suí)濾波器(qì)就無法正常工作。
2.2 點頻測試和(hé)檢(jiǎn)波器
在依據EMC標準進行(háng)測試時(shí),許多情況下需要(yào)對某些固定的頻率點進行實時測(cè)試。例如,許多測試工程師在進(jìn)行輻射(shè)幹擾測試時,依據標準要(yào)求,需要選擇合適(shì)的頻率點,進行轉台的轉動和天線的(de)升(shēng)降,實時快速觀察(chá)和記錄該點的電平值。在這種情況下,具(jù)有點頻測試功能的接收機能夠(gòu)方便準確地完成,而通用頻(pín)譜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(yí)必須有(yǒu)增加的功能,能夠在掃描跨度(SPAN)為(wéi)零時,快速準確的進行(háng)測試,不止是峰值顯示,同時要有(yǒu)準峰值和平均值。
依據標準CISPR16-1,對峰值、準峰值和平均(jun1)值檢(jiǎn)波器作脈衝響應測試時,接收機可以對單一頻率進行點頻監測,判斷其是否符合(hé)標準,而通用頻譜儀完(wán)成這種測量是很困難的。脈衝(chōng)響應測(cè)量是判斷接收機合適與否的一個重要指標,不符合標準的僅能作為(wéi)預測試設備。
3 結論
依據本文對頻譜分析儀和接收(shōu)機所作的原理分析,針對EMC測(cè)試設計的接收機(jī)是適合判定(dìng)和認(rèn)證測試的唯()一選擇。許多預測試(shì)儀器,如頻譜分析儀內置6dB中頻帶寬(kuān)、準峰值和平均值檢波器,或(huò)頻譜分析儀外加預選器,都無法完()全達到接(jiē)收機的要求(qiú),隻可以用(yòng)於(yú)工(gōng)廠預測試。
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