在EMC测试设备选型时,常遇到这样的问题:EMI接收机与频谱仪到底有何不同,为何EMI测试要选用接收机?本文依据CISPR16-1(GB/T6113)和GJB152,对于接收机的测试原理进行剖析,分析接收机与频谱测试设备的选择提供参考-符合标准的接收机是EMC合格评定测试的唯一选择。文章介绍了接收机与频谱分析仪的差异。
接收机和频谱分析仪的原理差异
频谱分析仪是当前频谱分析的主要工具,尤其是扫频外差式频谱分析仪是当今频谱仪的主流,应用扫频测量技术,通过扫频信号源得到外差信号进行频域动态分析。
接收机是进行EMC测试的主要工具,以点频法为基础,应用本振调谐的原理测试相应频点的电平值。接收机的扫描模式应当是以步进点频调谐的方式得到的。
a.基本原理
根据工作原理,频谱分析仪和接收机可分为模拟式和数字式两大类。外差式分析是当前使用较为广泛的接收和分析方法。下面就外差式频谱分析仪与接收机之间的主要差别作一分析。
b.输入RF信号的前端处理
接收机与频谱仪在输入端对信号进行的处理是不同的。
频谱仪的信号输入端通常有一组较为简单的低通滤波器,而接收机要采用对宽带信号有较强的抗扰能力的预选器。通常包括一组固定带通滤波器和一组跟踪滤波器,完成对信号的预选。
由于RF信号的谐波、交调和其它杂散信号的影响,造成频谱仪和接收机测试误差。相对于频谱仪而言,接收机需要更高的精度,这要求在接收机的前端比普通频谱仪多出一个预选器,提高选择性。
接收机的选择性在GB/T6113(CISPR16)中有明确规定。
c.本振信号的调节
现在的EMC测量,人们不止要求能手动调谐搜索频率点,也需要快速直观观察EUT的频率电平特性。这就是要求本振信号既能测试规定的频率点,也能够在一定频率范围扫描。
频谱仪是通过扫频信号源实现扫频测量的。通常通过斜波或锯齿波信号控制扫频信号源,在预设的频率跨度内扫描,获得期望的混频输出信号。
接收机的频率扫描是步进的,离散的,是离散的点频测试。接收机按照操作者预先设定的频率。
一、三个大硬键和一个大旋钮:
大旋钮的功能由三个大硬键设定,按一下频率硬键,则旋钮可以微调仪器显示的中心频率;按一下扫描宽度硬键,则旋钮可以调节仪器扫描的频率宽度;按一下幅度硬键,则旋钮可以调节信号幅度。旋动旋钮时,中心频率、扫描宽度(起始、终止频率)、和幅度的dB数同时显示在屏幕上;
二、软键:
在屏幕右边,有一排纵向排列的没有标志的按键,它的功能随项目而变,在屏幕的右侧对应于按键处显示什么,它就是什么按键;
三、其它硬键:
①仪器状态(INSTRUMNTSTATE)控制区有十个硬键:RESET清零、CANFIG配置、CAL校准、AUXCTRL辅助控制、COPY打印、MODE模式、SAVE存储、RECALL调用、MEAS/USER测量/用户自定义、SGLSWP信号扫描;
②光标(MARKER)区有四个硬键:MKR光标、MKR光标移动、RKRFCTN光标功能、PEAKSEARCH峰值搜索;
③控制(CONTRL)区有六个硬键:SWEEP扫描、BW带宽、TRIG触发、AUTOCOVPLE自动耦合、TRACE跟踪、DISPLAY显示;
④在数字键区有一个BKSP回退,数字键区的右边是一纵排四个ENTER确认键,同时也是单位键;
⑤大旋钮上面的三个硬键是窗口键:ON打开、NEXT下一屏、ZOOM缩放;
⑥大旋钮下面的两个带箭头的键STEP配合大旋钮使用作上调、下调。
频谱仪是一种常用的分析仪器,主要针对于射频和微波信号进行检测,在多个领域中都有一定的应用。在测量信号频谱时若信号为偶发跳变信号,则普通扫频式频谱因扫描速度较慢将很难测量到信号,需要使用较新的实时类频谱。
1、频率范围
频谱工作时所能分析的信号频率范围。为频谱的指标,必须保证测试信号在频谱的工作频率范围以内。
2、输入功率
频谱的输入功率分为平均连续、脉冲输入功率。平均连续功率是指仪器能连续输入信号的最大功率值。脉冲输入功率是指频谱能测量的脉冲输入功率的值(严格遵守厂家要求的脉冲宽度,占空比参数)。输入功率一般单位用dBm表示,dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lg(功率值/1mw)。例如:0 dBm=1 mW,20 dBm=100 mW,30 dBm=1000 mW=1W。
3、输入阻抗
分析仪对信号源呈现的终端阻抗。射频和微波分析仪的额定阻抗通常是50Ω。对于某些系统(如有线电视),标准阻抗是75Ω。阻抗不匹配将造成很大的测量误差,甚至干扰电路运行。
4、平均噪声电平(DANL)
平均噪声电平相当于频谱自身噪声的大小,选择与工程师所测量的最小信号幅度有关。理想状态DANL越小越好,但是随着DANL越小需要的技术复杂程度越高价格就越为昂贵。测量如同在航行时只有海水低于礁石的时候我们才能看见礁石。
5、前置放大器
在频谱内增加一个微小信号放大模块,可以改善系统(前置放大器和频谱分析仪)灵敏度。主要用于测量微小信号。
6、跟踪源
在频谱内增加一个与频谱同步的扫频信号源。添加跟踪源后可进行标量网络参数测量、例如:可以测试被测单元(如放大电路,滤波电路)的频率特性曲线,配合驻波比测试套件也可以实现反射系数、回波损耗、驻波的测量。
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