一種實(shí)時(shí)頻譜分析在EMI診斷中的實(shí)現(xiàn)

　　圖5 VBW/RBW之比對(duì)隨機(jī)噪聲信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響。在VBW不小于3倍的分辨率帶寬時(shí)，其對(duì)VBW的信號(hào)偏差沒有實(shí)際影響

　　測(cè)量速度和實(shí)時(shí)頻譜分析儀

　　QP和均值的測(cè)量速度一直是測(cè)量接收機(jī)和頻譜分析儀所面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。QP檢波器和儀表響應(yīng)時(shí)間長，因此在很寬的頻率中一次掃描一個(gè)頻率并不現(xiàn)實(shí)。為解決這個(gè)問題，測(cè)量使用峰值檢波器完成，可以迅速確定被測(cè)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(cè)量，重復(fù)執(zhí)行測(cè)量。最近，市場上出現(xiàn)了能夠處理大的信號(hào)跨度的接收機(jī)和實(shí)時(shí)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(cè)量技術(shù)高出幾個(gè)量級(jí)。這種計(jì)算頻寬中所有頻率點(diǎn)的方法產(chǎn)生了明顯的速度優(yōu)勢(shì)，與掃描技術(shù)相比，還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：可以以高得多的偵聽概率查看頻段中的瞬態(tài)信號(hào)。這一點(diǎn)在當(dāng)前的設(shè)計(jì)環(huán)境中尤為重要，因?yàn)樾盘?hào)隨時(shí)間變化和移動(dòng)，單頻率測(cè)量不能表示這些動(dòng)態(tài)變化的信號(hào)。

　　查找當(dāng)前的EMI問題

　　盡管上面介紹的基于標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法對(duì)法定的一致性測(cè)試必不可少，但它們通常不能解決、甚至不能檢測(cè)到當(dāng)前系統(tǒng)中EMI設(shè)計(jì)所面臨的問題。

　　幸運(yùn)的是，測(cè)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(shí)頻譜分析儀發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)信號(hào)和EMI隱患。在下面的實(shí)例中，單個(gè)的瞬態(tài)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一串瞬態(tài)信號(hào)，這些信號(hào)每次只持續(xù)很短的時(shí)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(shí)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(gè)連續(xù)信號(hào)；把儀器保持Max-hold幾分鐘，同時(shí)循環(huán)DUT工作模式，會(huì)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(huì)得到黃色軌跡，沒有檢測(cè)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(shí)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(gè)頻譜，保證能瞬時(shí)捕獲和顯示持續(xù)時(shí)間超過幾十微秒的信號(hào)。在圖6中，發(fā)生頻次較高的信號(hào)用紅色表示，發(fā)生頻次較低的信號(hào)用藍(lán)色和綠色表示。這樣，可以立即看到哪些信號(hào)是連續(xù)的，哪些信號(hào)是瞬態(tài)的。瞬態(tài)信號(hào)偶爾出現(xiàn)，但其電平要比連續(xù)信號(hào)高。

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

　　在使用DPX發(fā)現(xiàn)潛在問題后，還要觸發(fā)和捕獲信號(hào)，以便進(jìn)一步進(jìn)行分析。通過根據(jù)連續(xù)信號(hào)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(hào)，可以輕松觸發(fā)和捕獲信號(hào)。持續(xù)時(shí)間超過10.3μs、高出頻率模板門限的任何信號(hào)都會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)，并把觸發(fā)前和觸發(fā)后的信號(hào)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。圖8左側(cè)的三維頻譜圖顯示了瞬態(tài)信號(hào)觸發(fā)的4個(gè)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(hào)

　　現(xiàn)在可以全面分析信號(hào)了。圖8中的標(biāo)記顯示了瞬態(tài)信號(hào)的重復(fù)率是1.0s,但瞬態(tài)信號(hào)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(hào)的來源，在本例中是磁盤高速緩存操作，這種操作只在被測(cè)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(cè)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(shí)頻譜分析儀提供了這些專用濾波器和檢波器。實(shí)時(shí)頻譜分析儀和某些接收機(jī)使用的DSP技術(shù)的測(cè)量速度要比掃頻方法快幾個(gè)量級(jí)，因?yàn)槠淇梢酝瑫r(shí)分析整個(gè)實(shí)時(shí)帶寬（高達(dá)110MHz）。

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