實時頻譜分析在EMI診斷中的應用

圖2 對重復信號的準峰值響應

圖3 準峰值檢波器的脈沖響應曲線

圖4是峰值檢波和QP檢波實例。這里，峰值檢波和QP檢波中查看了8μs脈寬和10ms重復率的信號。得到的QP值比峰值低10.1dB。在測量被測設備的EMI時，通常會先測量峰值，找到超過或接近規(guī)定極限的問題區(qū)域。然后只在接近或超過限制的信號上進行速度較慢的準峰值測量。通常使用帶有標準峰值檢波器的頻譜分析儀，迅速評估任何問題區(qū)域。

圖4 峰值和準峰值檢波對8μs脈寬和10ms重復率的信號的影響，準峰值比峰值低10.1dB

平均和視頻濾波器
除QP檢波外，實時頻譜分析儀還支持CISPR規(guī)范中規(guī)定的峰值和均值檢波器。峰值檢波器檢測信號包絡的峰值，均值檢波器計算包絡的平均值。實時頻譜分析儀能夠從同一輸入信號中同時測量QP、峰值和均值，以獨一無二的方式了解DUT的信號特點。某些EMI測量指定了視頻濾波器，視頻濾波器是頻譜分析儀中最早采用的方法，以降低測量噪聲變化所產生的影響。視頻濾波器一詞源于最早的實現(xiàn)方案，即低通濾波器被放在檢測到的輸出與頻譜分析儀CRT的Y軸模擬驅動輸入之間。實時頻譜分析儀和部分現(xiàn)代頻譜分析儀采用數(shù)字技術來平滑信號上的噪聲。

在大多數(shù)EMI測量中，視頻濾波器指定為關閉，或視頻濾波器指定為至少比測量的指定RBW高出三倍(參見表1)。

指定視頻濾波器關閉(或不小于3倍RBW)的目的，是為了消除視頻濾波器對檢測到的信號的影響。圖4是視頻帶寬(VBW)與RBW之比變化時視頻帶寬的影響。在VBW≥3*RBW或10*RBW(或失效)時，噪聲標準偏差保持在5.4dB。在VBW=RBW時，例如在TELEC規(guī)范部分章節(jié)中，噪聲變化降低到大約4.7dB。

EMI濾波器、檢波器和平均算法的數(shù)字實現(xiàn)方案
對基于離散傅里葉變換(DFT)技術的頻譜分析儀，通過對離散采集數(shù)據(jù)應用窗口功能，可以以數(shù)字方式執(zhí)行濾波。采樣率取決于要求的濾波器的帶寬。在采樣頻率相同時，要求更多的樣點來實現(xiàn)更小的濾波帶寬。

實時頻譜分析儀采用Kaiser窗口仿真EMI濾波器。窗口功能的頻響幅度決定著IF濾波器形狀，必須滿足CISPR 16-1-1中規(guī)定的帶通選擇限制。

在實時頻譜分析儀中，準峰值檢波器使用數(shù)字濾波器實現(xiàn)。可以使用數(shù)字濾波器，如無窮脈沖響應(IIR)濾波器，仿真?zhèn)鹘y(tǒng)EMI接收機使用的RC充電電路和放電電路。這種臨界阻尼表還可以建模為二階數(shù)字IIR濾波器。儀表上顯示的最大值取為準峰值檢波器器值。

在實時頻譜分析儀上，視頻濾波器采用平均技術實現(xiàn)。使用的平均數(shù)量取決于選擇的視頻帶寬及測量時使用的RBW。在使用VBW時，得到的測量分析長度取決于選擇的VBW，如果在沒有視頻帶寬時使用RBW，那么會比較長。實時頻譜分析儀選擇平均數(shù)量，實現(xiàn)與噪聲變化對VBW/RBW曲線的良好相關性，如圖5所示。

圖5 VBW/RBW之比對隨機噪聲信號標準偏差的影響。在VBW不小于3倍的分辨率帶寬時，其對VBW的信號偏差沒有實際影響