在電子產(chǎn)品設(shè)計的早期階段，研發(fā)人員需要考慮和消除EMC問題，讓自己的產(chǎn)品通過EMC的認證測試，盡快的進入生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)。由于EMC認證測試屬于產(chǎn)品后期的成敗型測試，如果沒有通過認證測試，發(fā)現(xiàn)問題就太遲了，從而導(dǎo)致解決問題所付出的代價太大，因此EMI預(yù)認證測試技術(shù)，使得在產(chǎn)品研制的過程中能通過EMI預(yù)測試手段來發(fā)現(xiàn)問題，以使設(shè)計人員有針對性的采取措施較早地解決問題，降低糾錯成本并提高認證測試的一次性通過率。

在中國電子工業(yè)的發(fā)展過程中，通常使用簡單的頻譜儀或示波器，進行EMI的測試，這樣的測試都是功能性的或是定性的測量，無法給出定量的，接近認證測試接收機的量級結(jié)果。有一部分工程師使用了預(yù)認證測試接收機，可以獲得準確的EMI測試結(jié)果。

在過去的十年中，電子設(shè)計工程師逐步了解頻譜儀與接收機在以下5個方面存在差別：
1、前端預(yù)選器   2、本振信號掃描    3、中頻濾波器  4、檢波器   5、精度

羅德與施瓦茨公司在今年最新推出的ESRP相對于過去的頻譜儀、預(yù)認證接收機，無論從技術(shù)、指標和功能上，都有很大的改進，不僅提供兩種測量方法，還提供頻譜分析功能，全面滿足研發(fā)工程師的測試需求。

基于FFT的EMI預(yù)認證接收機技術(shù)

傳統(tǒng)EMI測試接收機在設(shè)定的測量時間段內(nèi)測量中頻帶寬內(nèi)的信號。掃描整個頻率范圍需要用很長的時間，因為每個頻率點也需要很長的測量時間才能捕獲斷續(xù)的輻射。基于FFT的接收機在遠大于中頻帶寬的頻率段內(nèi)測量輻射信號。實際的中頻帶寬由FFT濾波器組和一組加權(quán)檢波器實現(xiàn)。該方法有下述優(yōu)點：

• 電磁輻射測量需要的時間大幅減少，降低的幅度大約是FFT濾波器組使用的濾波器數(shù)量加上測試接收機切換頻率需要的時間。可因此縮短測試時間達幾個數(shù)量級而不會降低精度。
• 可以應(yīng)用于需要較長測量時間的測量項目，例如間歇信號測量。
• 測量功能增強，例如頻譜圖和采用余輝模式的頻譜測量。

隨著CISPR 16-1-1第3版第1修正案[1]于2010年6月發(fā)布，基于FFT的測量儀器開始引入EMI一致性測量。此基本標準的發(fā)布，是這種方法可以由產(chǎn)品標準采用的先決條件。目前，在“對聲音和電視廣播接收機及相關(guān)設(shè)備的輻射測量(CISPR 13:2006)”產(chǎn)品標準和“對多媒體設(shè)備的輻射測量(CISPR 32:2012)”產(chǎn)品標準中已采用這種做法。照明設(shè)備產(chǎn)品標準(CISPR 15)和汽車設(shè)備產(chǎn)品標準(CISPR 25)也即將遵照執(zhí)行。

基于FFT的測量儀器用于EMI一致性測量，需要考慮以下的儀器參數(shù)：輸入阻抗、檢波器、帶寬、過載系數(shù)、電壓駐波比(VSWR)、正弦波電壓絕對精度、脈沖響應(yīng)、總選擇性、互調(diào)效應(yīng)、接收機噪聲和篩選。

除了上述一般要求以外，基于FFT的測量儀器在測量期間將連續(xù)采樣和評估信號。這對捕獲沖擊干擾和間歇信號非常重要。

使用基于FFT的接收機可采用兩種不同方法：
• 直接使用大動態(tài)范圍模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化射頻信號的示波器方法
• 使用寬帶中頻設(shè)計和數(shù)字化中頻信號的接收機方法

示波器方法的限制是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器必須有非常高的分辨率和高采樣率，才能應(yīng)對CISPR 16和帶寬設(shè)置的動態(tài)范圍要求。考慮到為1 GHz接收機的輸入濾波留有一些余量，模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)有2.5 GHz采樣率。為了滿足CISPR 16要求，分辨率最低14位。這樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器目前難以實現(xiàn)。因此，必須采用自動范圍例程和軟件措施，才能接近要求的性能。

確保達到要求性能的較好方法是在一臺儀器中實現(xiàn)兩種理念，例如，直接對高達30MHz的輸入頻率進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，結(jié)合采用傳統(tǒng)接收機概念的30MHz寬帶中頻。在此方法中，將數(shù)字化帶寬限制在30MHz，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求較低，然而易于實現(xiàn)。

該方案有如下優(yōu)點：

• 通過有限帶寬獲得大動態(tài)范圍，可獲得高分辨率和16位大動態(tài)范圍模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
• 接收機上限頻率限值不受模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣頻率限制。
• 帶寬濾波和所有加權(quán)檢波器可以實時工作，即，能夠顯示整個傳導(dǎo)或輻射發(fā)射頻譜，沒有任何中斷或時間差。
• 如果關(guān)注的頻率范圍大于30MHz，可將頻譜劃分為幾個頻率段，例如25MHz為一段，然后順序測量各段。
• 低采樣率帶來長最大停留時間，例如，可達100秒。

由于FFT僅使用有限頻段，可以使用射頻預(yù)選器。射頻預(yù)先器可保護接收機輸入免受大量帶外信號帶來的過載，可以保證在存在多個強信號環(huán)境下正確測量弱干擾信號。

因此，基于FFT的EMI測試接收機，把有N個并聯(lián)濾波器的濾波器組與步進頻率掃描結(jié)合在一起，而步進頻率掃描使用根據(jù)FFT寬度制定的步長寬度。為此，把關(guān)注的頻率范圍劃分成幾個頻率段，然后順序測量每個頻率段，參閱圖1。

Tscan = Tm Nseg     (1)

式中Tm是每段的測量時間，Nseg是段數(shù)量。

圖1  FFT順序掃描

[page]為了保證正確測量，應(yīng)選擇測量時間Tm長于沖擊噪聲的脈沖重復(fù)間隔。如果測量時間縮短，脈沖被錯過，可能導(dǎo)致重大測量結(jié)果誤差。甚至，測量接收機可能完全捕獲不到干擾信號。如果劃分的頻率段很寬（例如25MHz或更寬），此時，完全捕獲不到干擾信號是相當嚴重的問題。

如果脈沖重復(fù)間隔未知，必須使用“最大保持”功能，采用各種測量時間多次掃描，以便確定頻譜包絡(luò)。對于低重復(fù)率沖擊信號，必須掃描多次（例如10到50次）才能填滿寬帶頻率分量的頻譜包絡(luò)。通過增加測量時間，直到最大保持和清除/寫入顯示間的差值小于（例如）2 dB，也可以確定正確的測量時間。

ESRP創(chuàng)新的并行技術(shù)

ESRP在總結(jié)羅德與施瓦茨公司過去四十年的EMI認證、預(yù)認證和頻譜分析儀技術(shù)的基礎(chǔ)上，推出了很多強有力的功能，幫助電子設(shè)計工程師和EMC測試工程師解決工程中的問題。并行測試技術(shù)是EMI測試領(lǐng)域的革新性的技術(shù)。

基于FFT的時域掃描技術(shù)，ESRP大幅提高了測量速度，達幾十倍到幾千倍。參見圖2。

圖2

對于很多瞬態(tài)、脈沖類干擾，傳統(tǒng)的接收機很難一次捕獲測量干擾信號的信息，比如開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾信號時直接和負載狀態(tài)有關(guān)，通常是在一定電平下上下波動的，不同于傳統(tǒng)的EMI測試儀器，在很小頻率步進下掃描，ESRP的時域掃描技術(shù)可以在完整的CISPR B的頻段下進行全部12267個頻點的同步測量，經(jīng)過約50秒后，接收機能夠給出整個頻譜的干擾信號的結(jié)果，符合CISPR要求的準峰值和平均值、有效值以及峰值的測量結(jié)果，同時和標準極限值比較，給出超標結(jié)果，如圖3所示：

圖3

此外，ESRP還設(shè)計了觸摸屏的操作方式，全面更新了傳統(tǒng)儀表的模式。

ESRP其他主要特點：

• 測量頻率：10Hz~7GHz
• 具備CISPR16標準要求的分辨帶寬，以及10Hz~1MHz分辨帶寬（1、10步進）
• CISPR16-1-1的RMS檢波，以及max. peak, min. peak, average,RMS, quasi-peak, average等檢波方式
• EMI測試接收機與頻譜分析儀一體化
• 干擾信號中頻分析功能
• 方便、快捷、直觀的操作與顯示
• 便攜式機箱設(shè)計適用外場測試

活動提示：
羅德與施瓦茨公司將于11月21日10:00舉辦“在線研討會：新一代EMI測試接收機技術(shù)講座”。歡迎EMC領(lǐng)域工程師一起在線交流探討EMI測試接收機最新技術(shù)。研討會報名網(wǎng)址：http://webinar.mwrf.net/2013/7.html

附錄：參考圖片