實(shí)時頻譜分析在EMI診斷中的應(yīng)用

查找當(dāng)前的EMI問題
盡管上面介紹的基于標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前系統(tǒng)中EMI設(shè)計所面臨的問題。

幸運(yùn)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(shí)時頻譜分析儀發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號和EMI隱患。在下面的實(shí)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(lán)色軌跡)。但在峰值檢波模式下進(jìn)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(shí)時頻譜分析儀獨(dú)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(lán)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)信號高出15dB。

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(lán)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(jìn)一步進(jìn)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(biāo)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(jìn)行基于標(biāo)準(zhǔn)的EMI測量要求使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)規(guī)定的專用濾波器和檢波器。接收機(jī)、傳統(tǒng)頻譜分析儀和實(shí)時頻譜分析儀提供了這些專用濾波器和檢波器。實(shí)時頻譜分析儀和某些接收機(jī)使用的DSP技術(shù)的測量速度要比掃頻方法快幾個量級，因?yàn)槠淇梢酝瑫r分析整個實(shí)時帶寬(高達(dá)110MHz)。

與掃頻技術(shù)相比，實(shí)時分析技術(shù)大大縮短了保證100%瞬態(tài)信號偵聽概率所需的最低信號時長。通過使用擁有DPX頻譜處理技術(shù)的實(shí)時頻譜分析儀，可以簡便地調(diào)試產(chǎn)生各種瞬態(tài)信號的系統(tǒng)，保證在分析過程中不會漏掉瞬態(tài)信號。這縮短了獲得信息的時間，提高了確定被測設(shè)備質(zhì)量的信心。