知用（CYBERTEK）接收機通過時域技術提高測試速度

簡介

       電磁兼容性 (EMC) 測試需要詳細且準確的方法，以保證所有的傳導和輻射都能被準確測量。過長的測試時間影響了工程師的工作效率，延遲了產(chǎn)品投放市場的時間，無形中大大增加了研發(fā)成本。更重要的是傳統(tǒng)的接收機的測試速度太慢，無法對很多短時工作的設備就是準確的EMI測試。

       本文為您介紹CYBERTEK頻譜重疊 FFT時域掃描的概念，解決掃描速度和測量時間的矛盾

時域掃描減少總體測試時間

       商業(yè)測試標準和特殊行業(yè)測試標準都要求對于每個信號達到一定的測量時間，即駐留時間(dwell time)，以確保脈沖信號被正確的表征。時域掃描技術能減少接收機的掃描時間，同時保持所需的駐留時間。基于 CISPR 標準的商業(yè)測試要求預掃描駐留時間大到1秒鐘，對于幅度隨時間變化的輻射信號，終測量時要達到 15 秒鐘以上。而特殊行業(yè)標準 MIL- STD-461 的駐留時間根據(jù)頻率范圍不同為15ms或150ms。當所用的接收機采用基于步進式或掃描式本振的頻域掃描，在每個獨立分辨帶寬上收集數(shù)據(jù)時，所有駐留時間都要累加起來。

       CISPR 16-1-1:2010 版本接受時域掃描技術用于預掃描，如果你用到的CISPR16-1-1標準特別聲明使用該版本，則其終測量也可以采用時域掃描。 MIL-STD-461標準允許任何方式的測量，只要能夠達到標準的要求。

時域掃描的工作原理

       時域掃描通過使用FFT頻譜高度重疊技術來減少接收機的掃描時間，它可以在包含多個分辨帶寬的頻率掃寬內同時收集輻射數(shù)據(jù)(圖1)。相反，頻域掃描是在每個分辨帶寬分別收集收據(jù)。用于時域掃描的FFT采集帶寬的范圍，從1MHz到10MHz甚至更大，比CISPR和MIL標準要求的分辨帶寬明顯加寬。接收機在更寬的采集帶寬中收集數(shù)據(jù)，按規(guī)范的帶寬進行處理，保證測量滿足規(guī)范要求。因為在給定的FFT采集帶寬內，采集一次數(shù)據(jù)僅需要按規(guī)范要求的時間駐留一次，和頻域掃描的每個分辨帶寬都要求駐留一次的時間相比，時域掃描節(jié)省了測量時間。

圖 1.分辨率帶寬和FFT采集帶寬的比較

       另一方面的時間節(jié)省，是通過掃描同樣的頻段范圍使用更寬的采集帶寬，減少頻率步進數(shù)來實現(xiàn)的。每個頻率步進都需要本振調整頻率—更少的步進數(shù)，總體的本振重新鎖定時間就更少。

       時域掃描測量必須符合CISPR 16-1-1:2010和MIL-STD-461標準的幅度精度的要求。為滿足所需的幅度精度，設計者采用FFT頻譜高度重疊(90%)進行計算。此外，EMI接收機必須在更寬的中頻采集帶寬上仍能保證幅度失真性能。

       時域上的FFT頻譜高度重疊，保證了脈沖信號被捕獲和測量。圖2a顯示了時域中一個脈沖信號,使用連續(xù)的或者低頻譜重疊 FFT。如果輸入信號出現(xiàn) 在FFT采集區(qū)間外，檢測的信號幅度可能降低甚至*丟失。圖2b顯示了時域中的脈沖信號,使用高度頻譜重疊 FFT。這種情況下，捕獲信號的可能性大大提高，并且得到正確的峰值幅度。

圖2a.使用連續(xù)窗的傳統(tǒng)嚴格采樣FFT可能丟失輸入脈沖信號

圖2b.在時域使用FFT頻譜高度重疊技術的測量增加了信號截獲概率，使幅度測量的扇形誤差小化

減少預掃描的時間 : 從數(shù)小時到數(shù)分鐘

兼容性測試中需要占用測試實驗室時間(測試能力受限因素)的主要因素是:

² 被測設備(EUT)的搭建和拆除

² 確定可疑頻率的預掃描測量，包括天線的移動和轉臺的旋轉次數(shù)和接收機預掃描次數(shù)

² 終測量,包括天線的移動和轉臺的旋轉次數(shù)和對每個頻率接機測量的次數(shù)報告生成時間沒有包括進來，因為這一工作不需要在實驗室完成，可以在其他地方完成。

       被測設備(EUT)搭建和拆除的時間根據(jù)EUT種類有很大不同，范圍可能從不到一小時直到將近一天，甚至更長。天線移動時間與設備廠商相關，通常每個天線位置是5秒鐘。轉臺運動時間也與設備廠商相關，通常范圍是1-2 RPM。本文中假設為5秒鐘每15度(degree)旋轉。終測量時間變化更大，取決于可疑信號列表中的頻率數(shù)目，以及每個頻率需要的駐留時間量。

       時域掃描在預掃描中顯著節(jié)省了時間(在終測量前收集可疑信號)，因為這一過程中，接收機在整個測量頻段上調諧。例如,依據(jù) CISPR 16-2-3: 2010,ed.3.1, section 7.6.6 規(guī)定的方法收集可疑信號頻率，臺每旋轉 15 度，對于接收機天線的兩個極化方向，都需要做一次掃描，總共是48次接收機掃描。此外，對于不同的天線高度也需要進行掃描。本例假設有3個高度需要測量，這樣就總共有48*3=144次接收機掃描。

       要測量30MHz到1GHz范圍的輻射，生成一個可疑信號列表，預掃描時采用峰值檢波器，每個分辨帶寬4個測量點(本例中對于120 kHz CISPR分辨帶寬，即每30kHz一次測量 )，每個點要求10ms駐留時間。對于頻域掃描，一般商用接收機每次掃描時間大約323秒，這導致總體預掃描的掃描時間大約是12個小時!

       而采用知用的時域掃描的接收機,EM5080B EMI 接收機完成每次掃描時間大約15秒鐘，總體預掃描的時間減少到36分鐘以下，顯著節(jié)省了大量測試時間。注意在這兩種情況下，完成144次掃描需要的總的轉臺旋轉和天線移動的時間，大約都是12分鐘。

時域預掃描可以捕捉短時發(fā)生的EMI干擾

       很多電子設備的工作是短時間或則間歇的，持續(xù)時間可能只有幾秒到幾十秒，因此干擾也只有這樣的短時間。典型的短時或則間歇工作的設備如汽車的雨刷電機，啟動馬達，ABS，無線遙控器等等 同時對于很多瞬態(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，比如開關電源產(chǎn)生的干擾信號時直接和負載狀態(tài)有關，通常是在一定電平下上下波動的，傳統(tǒng)的EMI接收機的掃描整個頻段的時間太長高達幾分鐘到幾小時，無法捕捉到大的干擾信號。

       CYBERTEK時域掃描接收機可以連續(xù)監(jiān)測10M帶寬內的短時干擾信號，解決客戶的測試難點。

為時域掃描選擇正確的接收機

       時域掃描速度取決于接收機的架構。使用更大的采集帶寬可以達到更快的速度，但是預選器帶寬增大減小了接收機的脈沖動態(tài)范圍，因為更多的脈沖信號能量進入到下變頻器鏈路。當然，過載電平的降低可以使用額外的輸入衰減值來補償，而代價是損失了測量靈敏度。深圳知用EM5080B EMI接收機同時提供出色的過載保護和快速時域掃描，成為任何兼容性測試實驗室的選擇。通過使用一系列窄帶射頻預選濾波器，它提供了相當別的脈沖過載保護。

總結

       時域掃描技術，通過減少總體測量測試時間，顯著提升了EMC測試實驗室的測試吞吐量。這方面的時間節(jié)省，有助于提高業(yè)務收入，縮短由于實驗室測試容量限制的新產(chǎn)品推出時間。盡管節(jié)省的時間隨測量要求有所變化，但對于符合商業(yè)標準的測量，時域掃描仍然能夠減少若干小時的測量時間。時域掃描技術適用于需要轉臺旋轉和天線高度調整的預掃描過程，為終測量確定一個可疑頻率信號列表。