示波器可用于電磁干擾(EMI)排查？真的嗎？

這是一系列討論示波器EMI測試用例文章中的第一篇，在這里高性能示波器展現(xiàn)出其強(qiáng)大FFT功能，突破了傳統(tǒng)示波器產(chǎn)品的局限性。

新的數(shù)字示波器，如在這個用例分析中所使用的羅德與施瓦茨公司的RTO，將EMI排查能力直接帶到設(shè)計工程師的工作臺。這款示波器提供堪比頻譜分析儀模擬前端的靈敏度，并且允許同時訪問時域和頻域。

數(shù)字示波器不能取代EMI接收機(jī)，因為數(shù)字示波器缺少頻率預(yù)選器、前置放大器、EMI加權(quán)檢波器、EMI測試要求的帶寬定義和動態(tài)范圍。然而，當(dāng)您需要識別有害EMI輻射和分析輻射根源時，該數(shù)字示波器被證明是高效的。

圖1：這個例子顯示使用近場探頭捕獲的頻譜輻射。采用100kHz分辨率帶寬，在605MHz中心頻率，RTO示波器進(jìn)行測量時的本底噪聲大約-105dBm。這表明該設(shè)備具備微弱信號的分析能力。

EMI排查的關(guān)鍵要素是示波器的頻譜分析功能。傳統(tǒng)示波器FFT實現(xiàn)相當(dāng)不靈活，因為頻譜參數(shù)通常由時域設(shè)置控制；這使得在頻域設(shè)置分析很困難，因此難以在EMI排查中加以應(yīng)用。此外，缺乏將頻譜分析功能與時域結(jié)合的智能手段，示波器用于EMI排查的關(guān)鍵優(yōu)勢(在時頻域中分析有害輻射從而更快識別出問題根源的可能性)喪失。

對此RTO可以提供更直觀的方法。范例是頻譜分析儀應(yīng)用模式，該模式使用戶能夠直接控制頻譜儀典型參數(shù)，諸如起始和截止頻率、分辨率帶寬或檢波器類型。通過如超長的存儲深度、強(qiáng)大的信號處理和重疊FFT等先進(jìn)算法等功能，示波器能夠智能地控制時域設(shè)置。這使得當(dāng)既要分析被捕獲信號的時域波形又要分析頻譜時，可相對獨立地設(shè)置部分時域和頻譜參數(shù)，極其靈活。

這一理念在EMI排查領(lǐng)域的主要優(yōu)點是示波器用一次采集捕獲整個帶寬信號。這為高效分析整個感興趣頻譜創(chuàng)造了條件。此外，可靈活配置的示波器FFT選項使得同時查看時域波形不同部分對應(yīng)的頻譜成為可能。重疊FFT和灰度等級能夠可視化頻譜的瞬時特征，洞察信號本質(zhì)。

重疊FFT

重疊FFT算法的主要優(yōu)點是對雜散信號有高靈敏度。在進(jìn)行FFT分析處理前，捕獲到的信號會被分割成許多重疊部分，在這基礎(chǔ)上，對于時間信號的每個重疊部分，進(jìn)行新的頻譜計算。這確保讓攜帶少量能量的突發(fā)信號能夠被分析并在相應(yīng)譜線上顯示出來；接著，灰度等級通過顏色的深淺或不同的色溫將信號的瞬時特性和概率特性顯露出來。