基於時域EMI測試測量及速度改善
發布時間:2019-02-28 責任編輯:wenwei
【導讀】新型R&S ESR EMI測試接收機使用基於FFT的時域掃描來執行符合標準的幹擾測量,比傳統EMI測試接收機快6000倍。它提供廣泛的診斷工具,如實時頻譜分析、頻譜瀑布圖、餘輝模式和中頻分析,可高效幫助用戶定位和消除幹擾。
I. 速度更快,洞察力更強、更加智能
R&S ESR(參閱圖1)是頻率範圍從10 Hz 至 7 GHz的電磁幹擾測試接收機。它主要用於符合相關商業電磁兼容標準的產品認證測量。通過集成預選、20 dB前置放大器和高度線性的前端,R&S®ESR滿足CISPR 16-1-1標準要求,也符合所有其他相關商業標準要求。而使這台儀器真正不同凡響的是它基於FFT的時域掃描,它以迄今為止從未達到過的速度測量電磁幹擾。過去需要幾個小時的幹擾測量現在幾秒鍾內即可完成。

圖1: R&S ESR EMI測試接收機使用基於FFT的時域掃描執行符合標準的幹擾測量,比傳統EMI測試接收機快6000倍。
具有廣泛診斷工具的可選實時頻譜分析功能,使該儀器能夠以新的視野分析幹擾信號及其曆史。除了提供EMC試功能外,R&S ESRhaishiyikuanweishiyanshiyingyongzhunbeideqiangdadequangongnengxinhaoyupinpufenxiyi。gaiyiqijiegouqingxi,caiyongzhiguandechumopingjiemian,zairenhemoshixiadoufeichangrongyicaozuo。
II. 時域掃描 - 超快速,符合標準的測量
在時域掃描模式下,R&S ESR的測量速度比傳統步進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。R&S ESR在幾毫秒內即可完成在各個CISPR頻段的頻率掃描。它實時測量傳導幹擾,包括準峰值加權,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:實時時域掃描,采用準峰值和平均加權測量幹擾電壓,外加含通過/失敗指示的限值線檢查。

圖3:典型EMI測量設置,采用步進式頻率掃描和采用時域掃描總體測量時間的比較。
此類應用不再需要預覽掃描,因為R&S ESR以符合CISPR 16-1-1的電平測量精度,采用準峰值加權得到想要的頻譜,所需時間不超過2秒(參閱圖3)。
這樣可節省用戶為獲取結果而花費的寶貴時間。當要測試的設備僅可在短時間內操作或測量時(例如車輛中的起動電動機),shiyusaomiaogongnengtebieyouyong。jikuaideshiyusaomiaokefeichangxunsudidedaojieguo,congerkeyiqingsongchulizheleiqingkuang。youcijieshengxiadeshijiankeyongyuliruzengjiaguanchashijian,yibiankekaojiancemaichongzhongfupinlvfeichangdidezhaidai、間(jian)歇(xie)性(xing)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),或(huo)者(zhe)檢(jian)測(ce)孤(gu)立(li)的(de)脈(mai)衝(chong)。通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)觀(guan)察(cha)時(shi)間(jian),即(ji)便(bian)是(shi)波(bo)動(dong)的(de)幹(gan)擾(rao)或(huo)漂(piao)移(yi)的(de)幹(gan)擾(rao),其(qi)最(zui)高(gao)電(dian)平(ping)也(ye)能(neng)檢(jian)測(ce)到(dao),而(er)且(qie)不(bu)會(hui)使(shi)總(zong)體(ti)測(ce)量(liang)時(shi)間(jian)無(wu)節(jie)製(zhi)延(yan)長(chang)。
III. 實時頻譜分析為洞察幹擾信號提供新視野
R&S ESR將符合標準的EMI測試接收機功能與實時頻譜分析儀功能結合在一起,提供傳統EMI 試(shi)接(jie)收(shou)機(ji)從(cong)來(lai)未(wei)有(you)的(de)分(fen)析(xi)能(neng)力(li)。如(ru)果(guo)認(ren)證(zheng)測(ce)試(shi)期(qi)間(jian)設(she)備(bei)測(ce)試(shi)失(shi)敗(bai),可(ke)以(yi)切(qie)換(huan)到(dao)實(shi)時(shi)模(mo)式(shi)分(fen)析(xi)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)非(fei)常(chang)有(you)助(zhu)於(yu)測(ce)量(liang)偶(ou)發(fa)事(shi)件(jian)和(he)短(duan)暫(zan)事(shi)件(jian),頻(pin)率(lv)上(shang)的(de)窄(zhai)帶(dai)幹(gan)擾(rao)漂(piao)移(yi)或(huo)被(bei)測(ce)設(she)備(bei)在(zai)切(qie)換(huan)操(cao)作(zuo)時(shi)的(de)頻(pin)譜(pu)特(te)性(xing)。使(shi)用(yong)傳(chuan)統(tong)頻(pin)率(lv)調(tiao)諧(xie)的(de)儀(yi)器(qi)是(shi)以(yi)順(shun)序(xu)方(fang)式(shi)測(ce)量(liang)相(xiang)對(dui)窄(zhai)帶(dai)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)。如(ru)果(guo)事(shi)先(xian)沒(mei)有(you)詳(xiang)細(xi)了(le)解(jie)被(bei)測(ce)設(she)備(bei)的(de)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)行(xing)為(wei),這(zhe)些(xie)類(lei)型(xing)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)信(xin)號(hao)波(bo)形(xing)仍(reng)可(ke)能(neng)不(bu)被(bei)傳(chuan)統(tong)分(fen)析(xi)儀(yi)檢(jian)測(ce)到(dao),即(ji)使(shi)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)和(he)分(fen)析(xi)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)耗(hao)時(shi)。R&S ESR的測量頻譜高達40 MHz,無任何時間縫隙,因此即使是非常短的脈衝也能夠捕捉到。
R&S ESR提ti供gong頻pin譜pu瀑pu布bu圖tu功gong能neng,可ke在zai時shi域yu提ti供gong無wu縫feng頻pin譜pu顯xian示shi,允yun許xu用yong戶hu可ke以yi隨sui時shi間jian分fen析xi幹gan擾rao信xin號hao的de行xing為wei變bian化hua。每mei個ge頻pin譜pu表biao示shi為wei具ju有you不bu同tong電dian平ping的de水shui平ping線xian,不bu同tong電dian平ping分fen配pei不bu同tong顏yan色se。對dui應ying於yu100μs的時間分辨率,各條譜線以高達每秒10,000線的速率連續加入。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(FMT)gongneng,keyijiancezhidingpinpuneideoufashijian。ceshijieshoujiceliangmeigedandudepinpu,bingjiangqiyupinlvxiangguandemobanjinxingbijiao。ruguoyigepinpuchujilemoban,zeR&S ESR將激活觸發並顯示那個頻譜,從而使用戶能夠分析該幹擾及其影響。
當單個幹擾信號在傳統分析儀模式下看不到,在餘輝模式下它將立即顯現。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的頻繁程度。 如ru果guo信xin號hao不bu再zai在zai特te定ding頻pin率lv處chu以yi特te定ding振zhen幅fu出chu現xian,則ze相xiang應ying的de像xiang素su在zai用yong戶hu定ding義yi的de餘yu輝hui時shi間jian周zhou期qi後hou消xiao失shi。由you此ci,餘yu輝hui模mo式shi建jian立li了le頻pin譜pu直zhi方fang圖tu。用yong戶hu可ke以yi清qing楚chu區qu分fen開kai僅jin在zai很hen短duan時shi間jian內nei出chu現xian的de脈mai衝chong型xing幹gan擾rao和he連lian續xu幹gan擾rao。即ji使shi不bu同tong的de脈mai衝chong型xing幹gan擾rao也ye可ke以yi輕qing鬆song地di被bei區qu分fen。此ci外wai,餘yu輝hui模mo式shi能neng夠gou識shi別bie出chu被bei寬kuan帶dai幹gan擾rao疊die加jia的de窄zhai帶dai幹gan擾rao(參閱圖4和圖5)。
IV. 用於顯示幹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jie收shou頻pin率lv周zhou圍wei射she頻pin輸shu入ru信xin號hao的de頻pin譜pu顯xian示shi。中zhong頻pin頻pin譜pu顯xian示shi可ke耦ou合he到dao當dang前qian接jie收shou頻pin率lv的de柱zhu狀zhuang圖tu顯xian示shi。或huo者zhe,可ke以yi將jiang中zhong頻pin頻pin譜pu與yu保bao存cun的de頻pin率lv掃sao描miao結jie果guo一yi起qi顯xian示shi。接jie收shou頻pin率lv可ke以yi耦ou合he到dao標記的位置,在頻率掃描期間該標記被放置在檢測到的EMI信號峰值上(標記跟蹤功能)。

圖4:在分析儀模式下顯示寬帶幹擾 - 在本例中,由EMI抑製差的電機引起。黃色軌跡表示當前頻譜,藍色軌跡表示Max. Hold。

圖5:在餘輝模式下同一電機的幹擾頻譜。這裏,第二個脈衝型幹擾清晰可見,而在分析儀模式下不能識別出它,因為它隱藏在寬帶幹擾中。
這是接近和評估頻譜中最高峰的簡單方法(參閱圖6)。中zhong頻pin頻pin譜pu還hai提ti供gong有you關guan測ce量liang信xin道dao周zhou圍wei頻pin譜pu占zhan用yong的de詳xiang細xi概gai覽lan和he已yi調tiao製zhi信xin號hao的de頻pin譜pu分fen布bu信xin息xi。任ren何he收shou到dao的de信xin號hao都dou可ke以yi快kuai速su分fen類lei為wei幹gan擾rao信xin號hao或huo想xiang要yao的de信xin號hao。頻pin譜pu的de視shi覺jiao評ping估gu有you助zhu於yu將jiang接jie收shou機ji精jing確que調tiao諧xie到dao所suo需xu的de頻pin率lv。可ke以yi同tong時shi激ji活huoAM或FM音頻解調,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域測量中的環境幹擾。

圖6:耦合到頻率掃描(下屏 )的中頻頻譜(上屏)顯示。掃描軌跡上的實際標記位置決定接收頻率和中頻頻譜的中心頻率(標記跟蹤功能)。
V. 隻需按下按鈕的自動化測試序列
執行幹擾測量的標準方法是將采用峰值和平均值加權的快速預覽測量與在臨界頻率上采用CISPR要求的檢波器加權進行的最終測量相結合。對於這種方法,R&S ESR提(ti)供(gong)了(le)在(zai)商(shang)業(ye)標(biao)準(zhun)中(zhong)定(ding)義(yi)的(de)預(yu)編(bian)限(xian)值(zhi)線(xian)的(de)選(xuan)擇(ze),用(yong)於(yu)產(chan)品(pin)輻(fu)射(she)測(ce)量(liang)。將(jiang)限(xian)值(zhi)線(xian)與(yu)預(yu)覽(lan)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)比(bi)較(jiao),這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)是(shi)用(yong)傳(chuan)統(tong)步(bu)進(jin)頻(pin)率(lv)掃(sao)描(miao)獲(huo)得(de)的(de),或(huo)者(zhe)是(shi)以(yi)極(ji)高(gao)的(de)速(su)度(du),采(cai)用(yong)可(ke)選(xuan)的(de)快(kuai)速(su)時(shi)域(yu)掃(sao)描(miao)獲(huo)得(de)的(de)。然(ran)後(hou),測(ce)試(shi)接(jie)收(shou)機(ji)根(gen)據(ju)用(yong)戶(hu)定(ding)義(yi)的(de)準(zhun)則(ze)識(shi)別(bie)臨(lin)界(jie)頻(pin)率(lv),並(bing)用(yong)表(biao)格(ge)(峰值列表)進行呈現。自動測試序列可以在觸摸屏上快速、輕鬆配置(參閱圖7),並且按下按鈕即可執行。
對於電力線上的幹擾電壓測量,R&S ESR能夠通過它的AUX端口控製羅德與施瓦茨公司的線路阻抗穩定網絡(LISN)。所有相線的測量都可完全自動執行。這確保了最高幹擾電平能夠可靠地被檢測到。
VI. 符合標準的頻譜分析儀 - 用於並超越EMI 測量
R&S ESR包含了功能強大的R&S FSV信號與頻譜分析儀。組合了EMI 測試接收機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執行快速診斷測量,以便在不同開發階段確定和分析產品的EMI特性- 可使用或不使用預選器。第二,R&S ESR可用於在射頻開發實驗室內執行大量標準測量。額外的測量功能,例如鄰道功率(ACP)、三階截止點(TOI)和占用帶寬(OBW),以及統計功能(APD、CCDF),將該儀器的應用範圍擴展到遠超出EMI 測量範疇。

圖7:R&S ESR允許用戶快速、輕鬆配置自動測試序列(預覽測量/數據精簡/最終測量),按下按鈕即可執行。最終測量也可以交互進行。
對於頻譜分析儀模式下的電磁幹擾測量,R&S ESR提供多達16個標記,它們可以放置在幹擾頻譜的臨界頻率上。這些標記可與CISPR檢測器相配合,從而能夠與相關限值線比較。頻譜也可沿對數頻率軸顯示。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:無與倫比的輕鬆操作
R&S ESR不bu僅jin提ti供gong出chu色se的de功gong能neng,易yi於yu操cao作zuo和he清qing晰xi的de結jie構gou化hua用yong戶hu界jie麵mian也ye為wei其qi加jia分fen不bu少shao。各ge種zhong測ce量liang模mo式shi明ming顯xian分fen開kai,按an下xia按an鈕niu即ji可ke切qie換huan操cao作zuo模mo式shi。用yong戶hu可ke直zhi接jie在zai觸chu摸mo屏ping上shang輕qing鬆song配pei置zhi複fu雜za的de測ce量liang和he自zi動dong測ce試shi序xu列lie。R&S EMC32軟件可用於遠程控製R&S ESR,並將其集成到用於自動化測試程序的複雜EMC測量係統中。

圖8: 分析儀模式下使用頻率掃描(最大200,001點)和對數刻度進行的幹擾頻譜預覽測量,以及使用要求的CISPR檢波器和限值線檢查的最終測量。
VIII.結論:EMI 測試接收機性能的一個新次元
新型R&S ESR不僅在測量速度方麵,而且在其診斷能力方麵(它開辟了高度通用的應用)優於所有現有的EMI測試接收機。R&S ESR可輕鬆執行符合EN/ CISPR/FCC標準的認證測量(傳導和輻射),以及在家用電器、多媒體設備、照明設備、工業或醫療應用設備開發過程中的EMI分析。在汽車行業,R&S ESR是符合汽車製造商指南要求的車輛和配件認證測試的理想選擇,借助其可選的直流電源它也適合移動測量應用。
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