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探究基于時域EMI測試測量及速度改善

電磁兼容EMC ? 來源:cc ? 2019-02-26 16:11 ? 次閱讀

I. 速度更快,洞察力更強(qiáng)、更加智能

R&S ESR(參閱圖1)是頻率范圍從10 Hz 至 7 GHz的電磁干擾測試接收機(jī)。它主要用于符合相關(guān)商業(yè)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品認(rèn)證測量。通過集成預(yù)選、20 dB前置放大器和高度線性的前端,R&S?ESR滿足CISPR 16-1-1標(biāo)準(zhǔn)要求,也符合所有其他相關(guān)商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。而使這臺儀器真正不同凡響的是它基于FFT的時域掃描,它以迄今為止從未達(dá)到過的速度測量電磁干擾。過去需要幾個小時的干擾測量現(xiàn)在幾秒鐘內(nèi)即可完成。

圖1: R&S ESR EMI測試接收機(jī)使用基于FFT的時域掃描執(zhí)行符合標(biāo)準(zhǔn)的干擾測量,比傳統(tǒng)EMI測試接收機(jī)快6000倍。

具有廣泛診斷工具的可選實(shí)時頻譜分析功能,使該儀器能夠以新的視野分析干擾信號及其歷史。除了提供EMC試功能外,R&S ESR還是一款為實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用準(zhǔn)備的強(qiáng)大的全功能信號與頻譜分析儀。該儀器結(jié)構(gòu)清晰,采用直觀的觸摸屏界面,在任何模式下都非常容易操作。

II. 時域掃描 - 超快速,符合標(biāo)準(zhǔn)的測量

在時域掃描模式下,R&S ESR的測量速度比傳統(tǒng)步進(jìn)式頻率掃描模式下的測量速度高出6000倍,它是市場上最快的EMI 測試接收機(jī)。R&S ESR在幾毫秒內(nèi)即可完成在各個CISPR頻段的頻率掃描。它實(shí)時測量傳導(dǎo)干擾,包括準(zhǔn)峰值加權(quán),沒有任何時間縫隙地貫穿整個CISPR頻段B,即從150 kHz到30 MHz(參閱圖2)。

圖2:實(shí)時時域掃描,采用準(zhǔn)峰值和平均加權(quán)測量干擾電壓,外加含通過/失敗指示的限值線檢查。

圖3:典型EMI測量設(shè)置,采用步進(jìn)式頻率掃描和采用時域掃描總體測量時間的比較。

此類應(yīng)用不再需要預(yù)覽掃描,因?yàn)镽&S ESR以符合CISPR 16-1-1的電平測量精度,采用準(zhǔn)峰值加權(quán)得到想要的頻譜,所需時間不超過2秒(參閱圖3)。

這樣可節(jié)省用戶為獲取結(jié)果而花費(fèi)的寶貴時間。當(dāng)要測試的設(shè)備僅可在短時間內(nèi)操作或測量時(例如車輛中的起動電動機(jī)),時域掃描功能特別有用。極快的時域掃描可非常迅速地得到結(jié)果,從而可以輕松處理這類情況。由此節(jié)省下的時間可用于例如增加觀察時間,以便可靠檢測脈沖重復(fù)頻率非常低的窄帶、間歇性干擾信號,或者檢測孤立的脈沖。通過增加觀察時間,即便是波動的干擾或漂移的干擾,其最高電平也能檢測到,而且不會使總體測量時間無節(jié)制延長。

III. 實(shí)時頻譜分析為洞察干擾信號提供新視野

R&S ESR將符合標(biāo)準(zhǔn)的EMI測試接收機(jī)功能與實(shí)時頻譜分析儀功能結(jié)合在一起,提供傳統(tǒng)EMI 試接收機(jī)從來未有的分析能力。如果認(rèn)證測試期間設(shè)備測試失敗,可以切換到實(shí)時模式分析干擾信號。這種方法非常有助于測量偶發(fā)事件和短暫事件,頻率上的窄帶干擾漂移或被測設(shè)備在切換操作時的頻譜特性。使用傳統(tǒng)頻率調(diào)諧的儀器是以順序方式測量相對窄帶的頻率范圍。如果事先沒有詳細(xì)了解被測設(shè)備的輻射發(fā)射行為,這些類型的不穩(wěn)定信號波形仍可能不被傳統(tǒng)分析儀檢測到,即使能夠檢測和分析也是非常耗時。R&S ESR的測量頻譜高達(dá)40 MHz,無任何時間縫隙,因此即使是非常短的脈沖也能夠捕捉到。

R&S ESR提供頻譜瀑布圖功能,可在時域提供無縫頻譜顯示,允許用戶可以隨時間分析干擾信號的行為變化。每個頻譜表示為具有不同電平的水平線,不同電平分配不同顏色。對應(yīng)于100μs的時間分辨率,各條譜線以高達(dá)每秒10,000線的速率連續(xù)加入。頻譜瀑布圖揭示了在頻譜中看不到的信號特征。R&S ESR還具有頻率模板觸發(fā)(FMT)功能,可以檢測指定頻譜內(nèi)的偶發(fā)事件。測試接收機(jī)測量每個單獨(dú)的頻譜,并將其與頻率相關(guān)的模板進(jìn)行比較。如果一個頻譜觸及了模板,則R&S ESR將激活觸發(fā)并顯示那個頻譜,從而使用戶能夠分析該干擾及其影響。

當(dāng)單個干擾信號在傳統(tǒng)分析儀模式下看不到,在余輝模式下它將立即顯現(xiàn)。采用這種模式,R&S ESR將無縫頻譜寫入單個圖中。每個像素的顏色指出在特定頻率上特定振幅出現(xiàn)的頻繁程度。 如果信號不再在特定頻率處以特定振幅出現(xiàn),則相應(yīng)的像素在用戶定義的余輝時間周期后消失。由此,余輝模式建立了頻譜直方圖。用戶可以清楚區(qū)分開僅在很短時間內(nèi)出現(xiàn)的脈沖型干擾和連續(xù)干擾。即使不同的脈沖型干擾也可以輕松地被區(qū)分。此外,余輝模式能夠識別出被寬帶干擾疊加的窄帶干擾(參閱圖4和圖5)。

IV. 用于顯示干擾信號周圍頻譜的中頻分析功能

可選的R&S ESR中頻分析功能提供EMI接收頻率周圍射頻輸入信號的頻譜顯示。中頻頻譜顯示可耦合到當(dāng)前接收頻率的柱狀圖顯示。或者,可以將中頻頻譜與保存的頻率掃描結(jié)果一起顯示。接收頻率可以耦合到標(biāo)記的位置,在頻率掃描期間該標(biāo)記被放置在檢測到的EMI信號峰值上(標(biāo)記跟蹤功能)。

圖4:在分析儀模式下顯示寬帶干擾 - 在本例中,由EMI抑制差的電機(jī)引起。黃色軌跡表示當(dāng)前頻譜,藍(lán)色軌跡表示Max. Hold。

圖5:在余輝模式下同一電機(jī)的干擾頻譜。這里,第二個脈沖型干擾清晰可見,而在分析儀模式下不能識別出它,因?yàn)樗[藏在寬帶干擾中。

這是接近和評估頻譜中最高峰的簡單方法(參閱圖6)。中頻頻譜還提供有關(guān)測量信道周圍頻譜占用的詳細(xì)概覽和已調(diào)制信號的頻譜分布信息。任何收到的信號都可以快速分類為干擾信號或想要的信號。頻譜的視覺評估有助于將接收機(jī)精確調(diào)諧到所需的頻率。可以同時激活A(yù)M或FM音頻解調(diào),從而更容易識別檢測到的信號,例如為了識別和排除開放區(qū)域測量中的環(huán)境干擾。

圖6:耦合到頻率掃描(下屏 )的中頻頻譜(上屏)顯示。掃描軌跡上的實(shí)際標(biāo)記位置決定接收頻率和中頻頻譜的中心頻率(標(biāo)記跟蹤功能)。

V. 只需按下按鈕的自動化測試序列

執(zhí)行干擾測量的標(biāo)準(zhǔn)方法是將采用峰值和平均值加權(quán)的快速預(yù)覽測量與在臨界頻率上采用CISPR要求的檢波器加權(quán)進(jìn)行的最終測量相結(jié)合。對于這種方法,R&S ESR提供了在商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中定義的預(yù)編限值線的選擇,用于產(chǎn)品輻射測量。將限值線與預(yù)覽測量結(jié)果比較,這些結(jié)果是用傳統(tǒng)步進(jìn)頻率掃描獲得的,或者是以極高的速度,采用可選的快速時域掃描獲得的。然后,測試接收機(jī)根據(jù)用戶定義的準(zhǔn)則識別臨界頻率,并用表格(峰值列表)進(jìn)行呈現(xiàn)。自動測試序列可以在觸摸屏上快速、輕松配置(參閱圖7),并且按下按鈕即可執(zhí)行。

對于電力線上的干擾電壓測量,R&S ESR能夠通過它的AUX端口控制羅德與施瓦茨公司的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)。所有相線的測量都可完全自動執(zhí)行。這確保了最高干擾電平能夠可靠地被檢測到。

VI. 符合標(biāo)準(zhǔn)的頻譜分析儀 - 用于并超越EMI 測量

R&S ESR包含了功能強(qiáng)大的R&S FSV信號與頻譜分析儀。組合了EMI 測試接收機(jī)和頻譜分析儀的功能,它成為能提供多種能力的儀器。首先,R&S ESR執(zhí)行快速診斷測量,以便在不同開發(fā)階段確定和分析產(chǎn)品的EMI特性- 可使用或不使用預(yù)選器。第二,R&S ESR可用于在射頻開發(fā)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)執(zhí)行大量標(biāo)準(zhǔn)測量。額外的測量功能,例如鄰道功率(ACP)、三階截止點(diǎn)(TOI)和占用帶寬(OBW),以及統(tǒng)計(jì)功能(APD、CCDF),將該儀器的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到遠(yuǎn)超出EMI 測量范疇。

圖7:R&S ESR允許用戶快速、輕松配置自動測試序列(預(yù)覽測量/數(shù)據(jù)精簡/最終測量),按下按鈕即可執(zhí)行。最終測量也可以交互進(jìn)行。

對于頻譜分析儀模式下的電磁干擾測量,R&S ESR提供多達(dá)16個標(biāo)記,它們可以放置在干擾頻譜的臨界頻率上。這些標(biāo)記可與CISPR檢測器相配合,從而能夠與相關(guān)限值線比較。頻譜也可沿對數(shù)頻率軸顯示。在臨界頻率上測量到的電平以表格形式列出(參閱圖8)。

VII. 觸摸屏:無與倫比的輕松操作

R&S ESR不僅提供出色的功能,易于操作和清晰的結(jié)構(gòu)化用戶界面也為其加分不少。各種測量模式明顯分開,按下按鈕即可切換操作模式。用戶可直接在觸摸屏上輕松配置復(fù)雜的測量和自動測試序列。R&S EMC32軟件可用于遠(yuǎn)程控制R&S ESR,并將其集成到用于自動化測試程序的復(fù)雜EMC測量系統(tǒng)中。

圖8: 分析儀模式下使用頻率掃描(最大200,001點(diǎn))和對數(shù)刻度進(jìn)行的干擾頻譜預(yù)覽測量,以及使用要求的CISPR檢波器和限值線檢查的最終測量。

VIII.結(jié)論:EMI 測試接收機(jī)性能的一個新次元

新型R&S ESR不僅在測量速度方面,而且在其診斷能力方面(它開辟了高度通用的應(yīng)用)優(yōu)于所有現(xiàn)有的EMI測試接收機(jī)。R&S ESR可輕松執(zhí)行符合EN/ CISPR/FCC標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證測量(傳導(dǎo)和輻射),以及在家用電器、多媒體設(shè)備、照明設(shè)備、工業(yè)或醫(yī)療應(yīng)用設(shè)備開發(fā)過程中的EMI分析。在汽車行業(yè),R&S ESR是符合汽車制造商指南要求的車輛和配件認(rèn)證測試的理想選擇,借助其可選的直流電源它也適合移動測量應(yīng)用。

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原文標(biāo)題:20190224---基于時域EMI測試測量及速度改善

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