淺析頻譜分析儀和EMI接收機(jī)

隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，帶來了很大的便利，但同時(shí)也帶來了不容忽視的電磁干擾(EMI)問題，這就要求必須對(duì)EMI特性進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，這對(duì)提高電力電子裝置的電磁兼容性(EMC)具有重要意義。近幾年，在整個(gè)電磁兼容測(cè)量技術(shù)及所屬服務(wù)領(lǐng)域不斷出現(xiàn)許多新的測(cè)試儀器和測(cè)試方法，最基本且有效的測(cè)試設(shè)備還是頻譜分析儀和EMI接收機(jī)。

1 頻譜分析儀
談到測(cè)量電信號(hào)，電氣工程師首先想到的可能就是示波器。示波器是一種將電壓幅度隨時(shí)間變化的規(guī)律顯示出來的儀器，它相當(dāng)于電氣工程師的眼睛，使你能夠看到線路中電流和電壓的變化規(guī)律，從而掌握電路的工作狀態(tài)。但是示波器并不是電磁干擾測(cè)量與診斷的理想工具。這是因?yàn)椋?br /> (1)最關(guān)鍵的是動(dòng)態(tài)范圍，干擾頻譜不同分量的差別有5個(gè)量級(jí)以上，需要100 dB以上的動(dòng)態(tài)范圍；而八位的示波器僅有40 dB左右的動(dòng)態(tài)范圍，不能滿足電磁干擾的測(cè)量要求。
(2)所有電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中的電磁干擾極限值都是在頻域中定義的，而示波器顯示出的是時(shí)域波形，因此測(cè)試得到的結(jié)果無法直接與標(biāo)準(zhǔn)比較。為了將測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)相比較，必須將時(shí)域波形變換為頻域頻譜。
(3)電磁干擾相對(duì)于電路的工作信號(hào)往往都是較小的，并且電磁干擾的頻率往往比信號(hào)高，而當(dāng)一些幅度較低的高頻信號(hào)疊加在一個(gè)幅度較大的低頻信號(hào)時(shí)，用示波器無法進(jìn)行測(cè)量。
(4)示波器的靈敏度在毫伏級(jí)，而由天線接收到的電磁干擾的幅度通常為微伏級(jí)，因此示波器不能滿足靈敏度的要求。
測(cè)量電磁干擾更合適的儀器是頻譜分析儀，頻譜分析儀是一種將電壓幅度隨頻率變化的規(guī)律顯示出來的儀器，它顯示的波形稱為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在測(cè)量電磁干擾中的缺點(diǎn)，它能夠精確測(cè)量各個(gè)頻率上的干擾強(qiáng)度。
對(duì)于電磁干擾問題的分析而言，頻譜分析儀是比示波器更有用的儀器，用頻譜分析儀可以直接顯示出信號(hào)的各個(gè)頻譜分量。
1．1 頻譜分析儀的原理
頻譜分析儀是一臺(tái)在一定頻率范圍內(nèi)掃描接收的接收機(jī)，它的原理圖如圖1所示。

頻譜分析儀采用頻率掃描超外差的工作方式?；祛l器將天線上接收到的輸入信號(hào)與本振產(chǎn)生的信號(hào)混頻，當(dāng)混頻的頻率等于中頻時(shí)，這個(gè)信號(hào)可以通過中頻放大器，被放大后，進(jìn)行峰值檢波。檢波后的信號(hào)被視頻放大器進(jìn)行放大，然后顯示出來。由于本振電路的振蕩頻率隨著時(shí)間變化，因此頻譜分析儀在不同的時(shí)間輸出的頻率是不同的。當(dāng)本振蕩器的頻率隨著時(shí)間進(jìn)行掃描時(shí)，屏幕上就顯示出了被測(cè)信號(hào)在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號(hào)的幅度記錄下來，就得到了被測(cè)信號(hào)的頻譜。根據(jù)這個(gè)頻譜，就能夠知道被測(cè)設(shè)備是否有超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的干擾發(fā)射，或產(chǎn)生干擾的信號(hào)頻率是多少。
1．2 頻譜儀的使用方法
要獲得正確的測(cè)量結(jié)果，必須正確地操作頻譜分析儀。本節(jié)簡(jiǎn)單介紹頻譜分析儀的使用方法。正確使用頻譜分析儀的關(guān)鍵是正確設(shè)置頻譜分析儀的各個(gè)參數(shù)。下面解釋頻譜分析儀中主要參數(shù)的意義和設(shè)置方法。
(1)頻率掃描范圍
規(guī)定了頻譜分析儀掃描頻率的上限和下限。通過調(diào)整掃描頻率范圍，可以對(duì)感興趣的頻率進(jìn)行細(xì)致的觀察。在頻率分辨率一定的情況下，掃描頻率范圍越寬，則掃描一遍所需要時(shí)間越長(zhǎng)，頻譜上各點(diǎn)的測(cè)量精度越低，因此，在可能的情況下，盡量使用較小的頻率范圍。在設(shè)置這個(gè)參數(shù)時(shí)，可以通過設(shè)置掃描開始頻率和終止頻率來確定，例如：startfrequency=l MHz，stop frequency=ll MHz。也可以通過設(shè)置掃描中心頻率和頻率范圍來確定，例如：center frequency=6 MHz，span=10 MHz。這兩種設(shè)置的結(jié)果是一樣的。