實(shí)時(shí)頻譜分析在EMI診斷中的應用

圖2 對重復信號的準峰值響應

圖3 準峰值檢波器的脈沖響應曲線(xiàn)

圖4是峰值檢波和QP檢波實(shí)例。這里，峰值檢波和QP檢波中查看了8μs脈寬和10ms重復率的信號。得到的QP值比峰值低10.1dB。在測量被測設備的EMI時(shí)，通常會(huì )先測量峰值，找到超過(guò)或接近規定極限的問(wèn)題區域。然后只在接近或超過(guò)限制的信號上進(jìn)行速度較慢的準峰值測量。通常使用帶有標準峰值檢波器的頻譜分析儀，迅速評估任何問(wèn)題區域。

圖4 峰值和準峰值檢波對8μs脈寬和10ms重復率的信號的影響，準峰值比峰值低10.1dB

平均和視頻濾波器
除QP檢波外，實(shí)時(shí)頻譜分析儀還支持CISPR規范中規定的峰值和均值檢波器。峰值檢波器檢測信號包絡(luò )的峰值，均值檢波器計算包絡(luò )的平均值。實(shí)時(shí)頻譜分析儀能夠從同一輸入信號中同時(shí)測量QP、峰值和均值，以獨一無(wú)二的方式了解DUT的信號特點(diǎn)。某些EMI測量指定了視頻濾波器，視頻濾波器是頻譜分析儀中最早采用的方法，以降低測量噪聲變化所產(chǎn)生的影響。視頻濾波器一詞源于最早的實(shí)現方案，即低通濾波器被放在檢測到的輸出與頻譜分析儀CRT的Y軸模擬驅動(dòng)輸入之間。實(shí)時(shí)頻譜分析儀和部分現代頻譜分析儀采用數字技術(shù)來(lái)平滑信號上的噪聲。

在大多數EMI測量中，視頻濾波器指定為關(guān)閉，或視頻濾波器指定為至少比測量的指定RBW高出三倍(參見(jiàn)表1)。

指定視頻濾波器關(guān)閉(或不小于3倍RBW)的目的，是為了消除視頻濾波器對檢測到的信號的影響。圖4是視頻帶寬(VBW)與RBW之比變化時(shí)視頻帶寬的影響。在VBW≥3*RBW或10*RBW(或失效)時(shí)，噪聲標準偏差保持在5.4dB。在VBW=RBW時(shí)，例如在TELEC規范部分章節中，噪聲變化降低到大約4.7dB。

EMI濾波器、檢波器和平均算法的數字實(shí)現方案
對基于離散傅里葉變換(DFT)技術(shù)的頻譜分析儀，通過(guò)對離散采集數據應用窗口功能，可以以數字方式執行濾波。采樣率取決于要求的濾波器的帶寬。在采樣頻率相同時(shí)，要求更多的樣點(diǎn)來(lái)實(shí)現更小的濾波帶寬。

實(shí)時(shí)頻譜分析儀采用Kaiser窗口仿真EMI濾波器。窗口功能的頻響幅度決定著(zhù)IF濾波器形狀，必須滿(mǎn)足CISPR 16-1-1中規定的帶通選擇限制。

在實(shí)時(shí)頻譜分析儀中，準峰值檢波器使用數字濾波器實(shí)現?？梢允褂脭底譃V波器，如無(wú)窮脈沖響應(IIR)濾波器，仿真傳統EMI接收機使用的RC充電電路和放電電路。這種臨界阻尼表還可以建模為二階數字IIR濾波器。儀表上顯示的最大值取為準峰值檢波器器值。

在實(shí)時(shí)頻譜分析儀上，視頻濾波器采用平均技術(shù)實(shí)現。使用的平均數量取決于選擇的視頻帶寬及測量時(shí)使用的RBW。在使用VBW時(shí)，得到的測量分析長(cháng)度取決于選擇的VBW，如果在沒(méi)有視頻帶寬時(shí)使用RBW，那么會(huì )比較長(cháng)。實(shí)時(shí)頻譜分析儀選擇平均數量，實(shí)現與噪聲變化對VBW/RBW曲線(xiàn)的良好相關(guān)性，如圖5所示。

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(shí)，其對VBW的信號偏差沒(méi)有實(shí)際影響