本文以辐射发射测验为例,在剖析了测验流程的基础上,具体评论了频谱仪对EMI测验速度的影响。挑选适宜的频谱仪,不只能够进步测验精度,增强对测验成果的决心,并且能够改进EMI测验吞吐率。
频谱仪对测验速度的影响
从整个测验流程来看,预扫描和确诊整改都许多运用频谱仪峰值检波进行快速扫描,这两个进程占有了整个辐射发射测验总时刻的60%强,因而选用一台峰值检波扫描快速精确的频谱仪关于改进EMI测验吞吐率很有协助。下面就对带有峰值检波器的频谱仪的丈量速度进一步进行剖析。
频谱仪丈量信号的一个周期能够大致分红三个阶段,如图所示。首先是扫描/测验阶段,在这个阶段,信号进入频谱仪,频谱仪从开始频率扫描到停止频率对信号进行丈量;然后是数据处理阶段,扫描/测验阶段得到的数据在这个阶段被表明成需求的数据格式,这个阶段也包含频谱仪内部器材调谐,为下一次扫描/测验做好预备,以及一些数据运算的开支;终究便是数据传输阶段,即丈量得到的数据通过数据接口(LAN、GPIB、USB等)传输到计算机。关于本地丈量,一个丈量周期只要扫描/测验和数据处理阶段,而关于长途丈量,还要包含数据传输阶段。其间,在每一个丈量阶段,频谱仪都有许多设置协助咱们优化丈量速度,然后改进EMI测验吞吐率。
图1:频谱仪丈量信号的进程
频谱仪的扫描/测验
在扫描/测验阶段,频谱仪的许多功用都会直接影响测验速度。以搅扰信号的频率读出精度为例,当运用安捷伦PSA高功用频谱仪的Marker功用读取搅扰信号的频率时,其读出精度为±(marker frequency×frequency reference accuracy + 0.25%×span + 5%×RBW + 2 Hz + 0.5×horizontal resolution),其间0.25%×span代表与扫宽设置有关的频率精度。前期的频谱仪功用有限,扫宽精度为2%左右,为了进步搅扰信号的频率读出精度,需求将测验频段区分为许多个更窄的扫宽,例如10 MHz,然后依照设置在每个窄扫宽内进行扫描,然后将扫描成果拼接起来构成终究的测验成果。这种区分窄扫宽的测验办法尽管进步了频率精度,可是降低了测验速度,例如30 MHz ~ 1 GHz内的辐射发射测验,假如以10 MHz为单位区分就有97个子扫宽,也就意味着频谱仪需求做97次扫描才干得到测验成果。可是假如扫宽精度进步,那么就能够减小分段的个数,然后进步测验速度。例如运用扫宽精度为0.25%的安捷伦PSA频谱仪,为了在相同的测验频段得到相同的频率精度,只需求做13次扫描就能够了,大大进步了测验速度。
除了频率读出精度,频谱仪的许多功用指标都能影响EMI测验吞吐率,例如起伏精度、丈量重复性与可靠性等等,假如这些功用指标欠好,用户就需求重复测验以确保测验成果可信,降低了测验功率。
图2:传统模仿中频频谱仪结构框图
别的一方面,频谱仪结构的立异也从许多方面改进了测验速度。与传统频谱仪结构(如图所示)不同,安捷伦PSA高功用频谱仪立异地运用了业界抢先的全数字中频技能,其原理框图如图所示。射频信号通过混频器进入中频,通过主动起伏调整和高频颤动两个信号调度模块直接被ADC量化为数字信号,传统频谱仪的各个模仿中频信号处理模块,例如RBW滤波器、中频放大器、对数放大器、包络检波器、VBW滤波器等,都直接选用数字ASIC芯片完成,这样的完成方法极大改进了起伏精度(PSA在3 GHz以下的典型起伏精度高达0.19 dB),也间接地改进了频谱仪的测验速度。
图3:PSA全数字中频原理框图
首先是可设置的RBW带宽个数大大增多。RBW带宽是频谱仪中很重要的一个测验参数,它直接影响到频谱仪的灵敏度、分辩信号才能和扫描速度。传统频谱仪的扫描时刻与RBW带宽设置存在如下联系,扫描时刻 = k×扫宽/(RBW带宽)2,人为减小扫描时刻很可能使RBW滤波器对信号没有充沛呼应,形成测得的频率和起伏漂移,如图所示。实践测验中,特别是确诊测验中,往往需求灵敏设置RBW带宽折衷扫描速度与灵敏度、分辩信号才能。传统模仿中频的频谱仪,因为每个RBW带宽都与一个模仿RBW滤波器对应,改动RBW带宽实践上是在模仿带通滤波器之间进行切换,因而可设置的RBW带宽通常会遭到模仿带通滤波器个数的约束,一般遵照1-3-10步进的规矩,从1 Hz到8 MHz只要15个RBW带宽能够设置。在运用了全数字中频之后,PSA中的RBW滤波器悉数运用数字AS%&&&&&%芯片完成,除了精度得到进步以外,可设置的RBW带宽也不再受模仿滤波器个数的约束,PSA的RBW带宽遵照10%的步进规矩,从1 Hz到8 MHz有多达160个RBW带宽可供挑选,这就极大当地便了确诊测验的灵敏性,能够确保在满足的灵敏度和分辩信号才能的基础上尽可能缩短扫描时刻,进步EMI确诊测验的吞吐率。
图4:扫描过快导致丈量成果禁绝