淺析頻譜分析儀和EMI接收機

隨著(zhù)電力電子技術(shù)的廣泛應用，帶來(lái)了很大的便利，但同時(shí)也帶來(lái)了不容忽視的電磁干擾(EMI)問(wèn)題，這就要求必須對EMI特性進(jìn)行準確的測量，這對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)電磁兼容測量技術(shù)及所屬服務(wù)領(lǐng)域不斷出現許多新的測試儀器和測試方法，最基本且有效的測試設備還是頻譜分析儀和EMI接收機。

1 頻譜分析儀
談到測量電信號，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)間變化的規律顯示出來(lái)的儀器，它相當于電氣工程師的眼睛，使你能夠看到線(xiàn)路中電流和電壓的變化規律，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量與診斷的理想工具。這是因為：
(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(mǎn)足電磁干擾的測量要求。
(2)所有電磁兼容標準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，因此測試得到的結果無(wú)法直接與標準比較。為了將測試結果與標準相比較，必須將時(shí)域波形變換為頻域頻譜。
(3)電磁干擾相對于電路的工作信號往往都是較小的，并且電磁干擾的頻率往往比信號高，而當一些幅度較低的高頻信號疊加在一個(gè)幅度較大的低頻信號時(shí)，用示波器無(wú)法進(jìn)行測量。
(4)示波器的靈敏度在毫伏級，而由天線(xiàn)接收到的電磁干擾的幅度通常為微伏級，因此示波器不能滿(mǎn)足靈敏度的要求。
測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律顯示出來(lái)的儀器，它顯示的波形稱(chēng)為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在測量電磁干擾中的缺點(diǎn)，它能夠精確測量各個(gè)頻率上的干擾強度。
對于電磁干擾問(wèn)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
頻譜分析儀是一臺在一定頻率范圍內掃描接收的接收機，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(xiàn)上接收到的輸入信號與本振產(chǎn)生的信號混頻，當混頻的頻率等于中頻時(shí)，這個(gè)信號可以通過(guò)中頻放大器，被放大后，進(jìn)行峰值檢波。檢波后的信號被視頻放大器進(jìn)行放大，然后顯示出來(lái)。由于本振電路的振蕩頻率隨著(zhù)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。當本振蕩器的頻率隨著(zhù)時(shí)間進(jìn)行掃描時(shí)，屏幕上就顯示出了被測信號在不同頻率上的幅度，將不同頻率上信號的幅度記錄下來(lái)，就得到了被測信號的頻譜。根據這個(gè)頻譜，就能夠知道被測設備是否有超過(guò)標準規定的干擾發(fā)射，或產(chǎn)生干擾的信號頻率是多少。
1．2 頻譜儀的使用方法
要獲得正確的測量結果，必須正確地操作頻譜分析儀。本節簡(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)鍵是正確設置頻譜分析儀的各個(gè)參數。下面解釋頻譜分析儀中主要參數的意義和設置方法。
(1)頻率掃描范圍
規定了頻譜分析儀掃描頻率的上限和下限。通過(guò)調整掃描頻率范圍，可以對感興趣的頻率進(jìn)行細致的觀(guān)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(cháng)，頻譜上各點(diǎn)的測量精度越低，因此，在可能的情況下，盡量使用較小的頻率范圍。在設置這個(gè)參數時(shí)，可以通過(guò)設置掃描開(kāi)始頻率和終止頻率來(lái)確定，例如：startfrequency=l MHz，stop frequency=ll MHz。也可以通過(guò)設置掃描中心頻率和頻率范圍來(lái)確定，例如：center frequency=6 MHz，span=10 MHz。這兩種設置的結果是一樣的。