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電磁兼容EMI接收機與頻譜分析儀的差異

點擊次數(shù):930 更新時間:2022-09-23

在EMC測試設(shè)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?

本文依據(jù)CISPR16-1(GB/T6113)和GJB152,對于接收機的測試原理進行剖析,分析接收機與頻譜測試設(shè)備的選擇提供參考-符合標(biāo)準(zhǔn)的接收機是EMC合格評定測試的正確選擇。 

1、接收機和頻譜分析儀的原理差異 

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頻譜分析儀是當(dāng)前頻譜分析的主要工具,尤其是掃頻外差式頻譜分析儀是當(dāng)今頻譜儀的主流,應(yīng)用掃頻測量技術(shù),通過掃頻信號源得到外差信號進行頻域動態(tài)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(yīng)用本振調(diào)諧的原理測試相應(yīng)頻點的電平值。接收機的掃描模式應(yīng)當(dāng)是以步進點頻調(diào)諧的方式得到的。 

1.1 基本原理圖 

根據(jù)工作原理,頻譜分析儀和接收機可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。外差式分析是當(dāng)前使用*為廣泛的接收和分析方法。下面就外差式頻譜分析儀與接收機之間的主要差別作一分析。 從原理圖上看,頻譜儀與接收機類似,但是頻譜儀與接收機在以下幾方面差別較大:前端預(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 

接收機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為簡單的低通濾波器,而接收機要采用對寬帶信號有較強的抗擾能力的預(yù)選器。通常包括一組固定帶通濾波器和一組跟蹤濾波器,完成對信號的預(yù)選。 由于RF信號的諧波、交調(diào)和其它雜散信號的影響,造成頻譜儀和接收機測試誤差。相對于頻譜儀而言,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(yù)選器,提高選擇性。 接收機的選擇性在GB/T6113(CISPR16)中有明確規(guī)定。 

1.3 本振信號的調(diào)節(jié) 

現(xiàn)在的EMC測量,人們不止要求能手動調(diào)諧搜索頻率點,也需要快速直觀觀察EUT的頻率電平特性。這就是要求本振信號既能測試規(guī)定的頻率點,也能夠在一定頻率范圍掃描。 頻譜儀是通過掃頻信號源實現(xiàn)掃頻測量的。通常通過斜波或鋸齒波信號控制掃頻信號源,在預(yù)設(shè)的頻率跨度內(nèi)掃描,獲得期望的混頻輸出信號。 接收機的頻率掃描是步進的,離散的,是離散的點頻測試。接收機按照操作者預(yù)先設(shè)定的頻率間隔,通過處理器的控制,在每一個頻率點進行電平測量,顯示的測試結(jié)果曲線實際是單個點頻測試的的結(jié)果。 

1.4 中頻濾波器 

頻譜儀和接收機的中頻濾波器的帶寬是不同的。 通常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(dāng)頻譜儀與接收機設(shè)定相同級別的帶寬時,它們對信號的實際測試值是不同的。具體的表現(xiàn)如下圖: 頻譜儀RBW濾波器 接收機IFBW濾波器 從頻譜儀和接收機中頻濾波器的幅頻特性可以看出,當(dāng)頻譜儀3dB帶寬B3與接收機6dB帶寬B6值設(shè)為一樣時,實際通過兩種濾波器的信號幅頻特性是不一樣的。依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn),無論是民用還是軍.用標(biāo)準(zhǔn),帶寬均應(yīng)為6dB。 

1.5 檢波器 

依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn),要求測試接收機帶有峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器,通用頻譜分析儀一般帶有峰值和平均值檢波器,沒有準(zhǔn)峰值檢波器,而EMC標(biāo)準(zhǔn)中限值通常包括準(zhǔn)峰值限值。 

1.6 精度 

從接收機對信號的處理方式以及EMC測試要求看,接收機要比頻譜儀有更高的精度,更低的亂真響應(yīng)。 

2、 接收機與頻譜分析儀在EMC測試應(yīng)用的差異 

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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,如果應(yīng)用它們進行測試,必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。對于民用EMC測試,測量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為CISPR16-1(GB/T6113)。對于軍.用標(biāo)準(zhǔn)測試,測量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是GJB152(MIL-STD462)。 根據(jù)上一章原理分析,我們可以總結(jié)出下面一個簡單的公式: 通用頻譜儀+預(yù)選器+6dB中頻濾波器,三種檢波器+點頻測試功能+高精度信號處理=接收機 在公式左邊各項并非簡單羅列,每項都有特殊要求,同時根據(jù)設(shè)計原理,在使用中必須依據(jù)儀器生產(chǎn)商的說明進行操作,才能達到相應(yīng)要求。 

2.1 預(yù)選器 

頻段的選擇必須依據(jù)生產(chǎn)商的說明,如果掃描跨度設(shè)置不合適,預(yù)選器中的固定濾波器和跟隨濾波器就無法正常工作。 

2.2 點頻測試和檢波器 

在依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)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干擾測試時,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,需要選擇合適的頻率點,進行轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動和天線的升降,實時快速觀察和記錄該點的電平值。在這種情況下,具有點頻測試功能的接收機能夠方便準(zhǔn)確地完成,而通用頻譜分析儀無法準(zhǔn)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(zhǔn)確的進行測試,不止是峰值顯示,同時要有準(zhǔn)峰值和平均值。 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CISPR16-1,對峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器作脈沖響應(yīng)測試時,接收機可以對單一頻率進行點頻監(jiān)測,判斷其是否符合標(biāo)準(zhǔn),而通用頻譜儀完成這種測量是很困難的。脈沖響應(yīng)測量是判斷接收機合適與否的一個重要指標(biāo),不符合標(biāo)準(zhǔn)的僅能作為預(yù)測試設(shè)備。 

3、 結(jié)論

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依據(jù)本文對頻譜分析儀和接收機所作的原理分析,針對EMC測試設(shè)計的接收機是適合判定和認證測試的正確選擇。許多預(yù)測試儀器,如頻譜分析儀內(nèi)置6dB中頻帶寬、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器,或頻譜分析儀外加預(yù)選器,都無法達到接收機的要求。


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