知用（CYBERTEK）接收機(jī)通過時(shí)域技術(shù)提高測試速度
簡介
電磁兼容性 (EMC) 測試需要詳細(xì)且準(zhǔn)確的方法，以保證所有的傳導(dǎo)和輻射都能被準(zhǔn)確測量。過長的測試時(shí)間影響了工程師的工作效率，延遲了產(chǎn)品投放市場的時(shí)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(jī)的測試速度太慢，無法對很多短時(shí)工作的設(shè)備就是準(zhǔn)確的EMI測試。
本文為您介紹CYBERTEK頻譜重疊 FFT時(shí)域掃描的概念，解決掃描速度和測量時(shí)間的矛盾
時(shí)域掃描減少總體測試時(shí)間
商業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)和特殊行業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)都要求對于每個(gè)信號達(dá)到一定的測量時(shí)間，即駐留時(shí)間(dwell time)，以確保脈沖信號被正確的表征。時(shí)域掃描技術(shù)能減少接收機(jī)的掃描時(shí)間，同時(shí)保持所需的駐留時(shí)間。基于 CISPR 標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)測試要求預(yù)掃描駐留時(shí)間大到1秒鐘，對于幅度隨時(shí)間變化的輻射信號，終測量時(shí)要達(dá)到 15 秒鐘以上。而特殊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MIL- STD-461 的駐留時(shí)間根據(jù)頻率范圍不同為15ms或150ms。當(dāng)所用的接收機(jī)采用基于步進(jìn)式或掃描式本振的頻域掃描，在每個(gè)獨(dú)立分辨帶寬上收集數(shù)據(jù)時(shí)，所有駐留時(shí)間都要累加起來。
CISPR 16-1-1:2010 版本接受時(shí)域掃描技術(shù)用于預(yù)掃描，如果你用到的CISPR16-1-1標(biāo)準(zhǔn)特別聲明使用該版本，則其終測量也可以采用時(shí)域掃描。 MIL-STD-461標(biāo)準(zhǔn)允許任何方式的測量，只要能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。
時(shí)域掃描的工作原理
時(shí)域掃描通過使用FFT頻譜高度重疊技術(shù)來減少接收機(jī)的掃描時(shí)間，它可以在包含多個(gè)分辨帶寬的頻率掃寬內(nèi)同時(shí)收集輻射數(shù)據(jù)(圖1)。相反，頻域掃描是在每個(gè)分辨帶寬分別收集收據(jù)。用于時(shí)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(biāo)準(zhǔn)要求的分辨帶寬明顯加寬。接收機(jī)在更寬的采集帶寬中收集數(shù)據(jù)，按規(guī)范的帶寬進(jìn)行處理，保證測量滿足規(guī)范要求。因?yàn)樵诮o定的FFT采集帶寬內(nèi)，采集一次數(shù)據(jù)僅需要按規(guī)范要求的時(shí)間駐留一次，和頻域掃描的每個(gè)分辨帶寬都要求駐留一次的時(shí)間相比，時(shí)域掃描節(jié)省了測量時(shí)間。
圖 1.分辨率帶寬和FFT采集帶寬的比較
另一方面的時(shí)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(jìn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)頻率步進(jìn)都需要本振調(diào)整頻率—更少的步進(jìn)數(shù)，總體的本振重新鎖定時(shí)間就更少。
時(shí)域掃描測量必須符合CISPR 16-1-1:2010和MIL-STD-461標(biāo)準(zhǔn)的幅度精度的要求。為滿足所需的幅度精度，設(shè)計(jì)者采用FFT頻譜高度重疊(90%)進(jìn)行計(jì)算。此外，EMI接收機(jī)必須在更寬的中頻采集帶寬上仍能保證幅度失真性能。
時(shí)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(shí)域中一個(gè)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(shí)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(yán)格采樣FFT可能丟失輸入脈沖信號
圖2b.在時(shí)域使用FFT頻譜高度重疊技術(shù)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(yù)掃描的時(shí)間 : 從數(shù)小時(shí)到數(shù)分鐘
兼容性測試中需要占用測試實(shí)驗(yàn)室時(shí)間(測試能力受限因素)的主要因素是:
² 被測設(shè)備(EUT)的搭建和拆除
² 確定可疑頻率的預(yù)掃描測量，包括天線的移動和轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和接收機(jī)預(yù)掃描次數(shù)
² 終測量,包括天線的移動和轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和對每個(gè)頻率接機(jī)測量的次數(shù)報(bào)告生成時(shí)間沒有包括進(jìn)來，因?yàn)檫@一工作不需要在實(shí)驗(yàn)室完成，可以在其他地方完成。
被測設(shè)備(EUT)搭建和拆除的時(shí)間根據(jù)EUT種類有很大不同，范圍可能從不到一小時(shí)直到將近一天，甚至更長。天線移動時(shí)間與設(shè)備廠商相關(guān)，通常每個(gè)天線位置是5秒鐘。轉(zhuǎn)臺運(yùn)動時(shí)間也與設(shè)備廠商相關(guān)，通常范圍是1-2 RPM。本文中假設(shè)為5秒鐘每15度(degree)旋轉(zhuǎn)。終測量時(shí)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(gè)頻率需要的駐留時(shí)間量。
時(shí)域掃描在預(yù)掃描中顯著節(jié)省了時(shí)間(在終測量前收集可疑信號)，因?yàn)檫@一過程中，接收機(jī)在整個(gè)測量頻段上調(diào)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(zhuǎn) 15 度，對于接收機(jī)天線的兩個(gè)極化方向，都需要做一次掃描，總共是48次接收機(jī)掃描。此外，對于不同的天線高度也需要進(jìn)行掃描。本例假設(shè)有3個(gè)高度需要測量，這樣就總共有48*3=144次接收機(jī)掃描。
要測量30MHz到1GHz范圍的輻射，生成一個(gè)可疑信號列表，預(yù)掃描時(shí)采用峰值檢波器，每個(gè)分辨帶寬4個(gè)測量點(diǎn)(本例中對于120 kHz CISPR分辨帶寬，即每30kHz一次測量 )，每個(gè)點(diǎn)要求10ms駐留時(shí)間。對于頻域掃描，一般商用接收機(jī)每次掃描時(shí)間大約323秒，這導(dǎo)致總體預(yù)掃描的掃描時(shí)間大約是12個(gè)小時(shí)!
而采用知用的時(shí)域掃描的接收機(jī),EM5080B EMI 接收機(jī)完成每次掃描時(shí)間大約15秒鐘，總體預(yù)掃描的時(shí)間減少到36分鐘以下，顯著節(jié)省了大量測試時(shí)間。注意在這兩種情況下，完成144次掃描需要的總的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)和天線移動的時(shí)間，大約都是12分鐘。
時(shí)域預(yù)掃描可以捕捉短時(shí)發(fā)生的EMI干擾
很多電子設(shè)備的工作是短時(shí)間或則間歇的，持續(xù)時(shí)間可能只有幾秒到幾十秒，因此干擾也只有這樣的短時(shí)間。典型的短時(shí)或則間歇工作的設(shè)備如汽車的雨刷電機(jī)，啟動馬達(dá)，ABS，無線遙控器等等 同時(shí)對于很多瞬態(tài)、脈沖類干擾，傳統(tǒng)的接收機(jī)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(shí)直接和負(fù)載狀態(tài)有關(guān)，通常是在一定電平下上下波動的，傳統(tǒng)的EMI接收機(jī)的掃描整個(gè)頻段的時(shí)間太長高達(dá)幾分鐘到幾小時(shí)，無法捕捉到大的干擾信號。
CYBERTEK時(shí)域掃描接收機(jī)可以連續(xù)監(jiān)測10M帶寬內(nèi)的短時(shí)干擾信號，解決客戶的測試難點(diǎn)。
為時(shí)域掃描選擇正確的接收機(jī)
時(shí)域掃描速度取決于接收機(jī)的架構(gòu)。使用更大的采集帶寬可以達(dá)到更快的速度，但是預(yù)選器帶寬增大減小了接收機(jī)的脈沖動態(tài)范圍，因?yàn)楦嗟拿}沖信號能量進(jìn)入到下變頻器鏈路。當(dāng)然，過載電平的降低可以使用額外的輸入衰減值來補(bǔ)償，而代價(jià)是損失了測量靈敏度。深圳知用EM5080B EMI接收機(jī)同時(shí)提供出色的過載保護(hù)和快速時(shí)域掃描，成為任何兼容性測試實(shí)驗(yàn)室的選擇。通過使用一系列窄帶射頻預(yù)選濾波器，它提供了相當(dāng)別的脈沖過載保護(hù)。
總結(jié)
時(shí)域掃描技術(shù)，通過減少總體測量測試時(shí)間，顯著提升了EMC測試實(shí)驗(yàn)室的測試吞吐量。這方面的時(shí)間節(jié)省，有助于提高業(yè)務(wù)收入，縮短由于實(shí)驗(yàn)室測試容量限制的新產(chǎn)品推出時(shí)間。盡管節(jié)省的時(shí)間隨測量要求有所變化，但對于符合商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測量，時(shí)域掃描仍然能夠減少若干小時(shí)的測量時(shí)間。時(shí)域掃描技術(shù)適用于需要轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)和天線高度調(diào)整的預(yù)掃描過程，為終測量確定一個(gè)可疑頻率信號列表。
