一種實時頻譜分析在EMI診斷中的實現(xiàn)

　　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

　　測量速度和實時頻譜分析儀

　　QP和均值的測量速度一直是測量接收機和頻譜分析儀所面臨的一項挑戰(zhàn)。QP檢波器和儀表響應(yīng)時間長，因此在很寬的頻率中一次掃描一個頻率并不現(xiàn)實。為解決這個問題，測量使用峰值檢波器完成，可以迅速確定被測設(shè)備中最高的EMI峰值。然后在所有問題區(qū)域使用單頻率測量，重復(fù)執(zhí)行測量。最近，市場上出現(xiàn)了能夠處理大的信號跨度的接收機和實時頻譜分析儀，其應(yīng)用QP檢波和平均功能的速度要比單頻率測量技術(shù)高出幾個量級。這種計算頻寬中所有頻率點的方法產(chǎn)生了明顯的速度優(yōu)勢，與掃描技術(shù)相比，還有另一個優(yōu)勢：可以以高得多的偵聽概率查看頻段中的瞬態(tài)信號。這一點在當前的設(shè)計環(huán)境中尤為重要，因為信號隨時間變化和移動，單頻率測量不能表示這些動態(tài)變化的信號。

　　查找當前的EMI問題

　　盡管上面介紹的基于標準的測量方法對法定的一致性測試必不可少，但它們通常不能解決、甚至不能檢測到當前系統(tǒng)中EMI設(shè)計所面臨的問題。

　　幸運的是，測量技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以滿足這些需求。上面介紹了如何使用實時頻譜分析儀發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號和EMI隱患。在下面的實例中，單個的瞬態(tài)信號會產(chǎn)生一串瞬態(tài)信號，這些信號每次只持續(xù)很短的時間。在本例中，該設(shè)備是一種嵌入式系統(tǒng)，在把數(shù)據(jù)緩存到硬盤時導(dǎo)致了瞬態(tài)EMI.在使用掃頻分析儀的峰值檢波器簡單檢查后（黃色軌跡，如圖6所示），似乎只有一個連續(xù)信號；把儀器保持Max-hold幾分鐘，同時循環(huán)DUT工作模式，會指明問題（藍色軌跡）。但在峰值檢波模式下進行快速掃描會得到黃色軌跡，沒有檢測到問題。

　　圖6 掃頻分析儀峰值掃描（黃色軌跡）中漏掉的瞬態(tài)EMI,在DUT循環(huán)通過磁盤高速緩存操作、保持Max-hold模式一分鐘后被發(fā)現(xiàn)

　　圖7使用數(shù)字熒光處理（DPX）技術(shù)考察DUT的EMI特性，立即發(fā)現(xiàn)問題。泰克公司實時頻譜分析儀獨有的DPX頻譜顯示技術(shù)每秒可以處理超過

　　48000個頻譜，保證能瞬時捕獲和顯示持續(xù)時間超過幾十微秒的信號。在圖6中，發(fā)生頻次較高的信號用紅色表示，發(fā)生頻次較低的信號用藍色和綠色表示。這樣，可以立即看到哪些信號是連續(xù)的，哪些信號是瞬態(tài)的。瞬態(tài)信號偶爾出現(xiàn)，但其電平要比連續(xù)信號高。

　　圖7 使用DPX在5s后發(fā)現(xiàn)的偶發(fā)瞬態(tài)信號。紅色區(qū)域是頻繁發(fā)生的信號，藍色部分和綠色部分是瞬態(tài)信號

　　在使用DPX發(fā)現(xiàn)潛在問題后，還要觸發(fā)和捕獲信號，以便進一步進行分析。通過根據(jù)連續(xù)信號曲線定義頻率模板觸發(fā)，然后在頻譜中捕獲偶發(fā)的瞬態(tài)信號，可以輕松觸發(fā)和捕獲信號。持續(xù)時間超過10.3μs、高出頻率模板門限的任何信號都會導(dǎo)致觸發(fā)，并把觸發(fā)前和觸發(fā)后的信號存儲到存儲器中。圖8左側(cè)的三維頻譜圖顯示了瞬態(tài)信號觸發(fā)的4個采集結(jié)果。

圖8 使用頻率模板觸發(fā)技術(shù)捕獲以1s重復(fù)率發(fā)生的瞬態(tài)信號

　　現(xiàn)在可以全面分析信號了。圖8中的標記顯示了瞬態(tài)信號的重復(fù)率是1.0s,但瞬態(tài)信號的長度并不是一直相同的，而是在5次采集過程中在752μs到200μs之間變化。這種重復(fù)頻率和變化的脈寬提供了重要線索，以確定電路中瞬態(tài)信號的來源，在本例中是磁盤高速緩存操作，這種操作只在被測設(shè)備的特殊工作條件下才發(fā)生。

　　總結(jié)

　　進行基于標準的EMI測量要求使用標準機構(gòu)規(guī)定的專用濾波器和檢波器。接收機、傳統(tǒng)頻譜分析儀和實時頻譜分析儀提供了這些專用濾波器和檢波器。實時頻譜分析儀和某些接收機使用的DSP技術(shù)的測量速度要比掃頻方法快幾個量級，因為其可以同時分析整個實時帶寬（高達110MHz）。

　　頻譜分析儀隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷改進，并在未來的幾年中仍是EMI測試的基本工具。頻譜分析儀對于寬范圍的EMI診斷、故障檢測和測試應(yīng)用是極其有用的。