EMI接收機(jī)介紹

1、電磁兼容測(cè)試電磁兼容測(cè)試EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)Xiphosura2010-12-8電磁兼容測(cè)試（電磁兼容測(cè)試（1/21/2） 電磁兼容測(cè)試是驗(yàn)證電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)的合理性及最終評(píng)價(jià)電子設(shè)備質(zhì)量的手段。 目的就是要找出干擾源的干擾特性和被干擾對(duì)象的抗干擾能力以利于采取相應(yīng)的措施解決問題。電磁兼容測(cè)試電磁兼容測(cè)試(2/2)(2/2) 電磁兼容性測(cè)試可以分為兩大類對(duì)電磁干擾發(fā)射的測(cè)量對(duì)設(shè)備抗擾度的測(cè)量電子元器件和設(shè)備在各種電磁環(huán)境中傳導(dǎo)和輻射發(fā)射量的測(cè)量各種信號(hào)傳輸方式下干擾傳遞特性的測(cè)量對(duì)自電源線、信號(hào)線、地線等注入的干擾的傳導(dǎo)敏感度測(cè)量對(duì)電磁場(chǎng)輻射干擾的輻射敏感度測(cè)量和電磁屏蔽效果測(cè)量對(duì)靜

2、電放電干擾的敏感度測(cè)量電磁兼容測(cè)試設(shè)備電磁兼容測(cè)試設(shè)備(1/1)(1/1) 在電磁兼容性的測(cè)試中，除通用的測(cè)量探頭（傳感器）外，還需要用很多的專用儀器和設(shè)備。 電磁兼容研究中，有關(guān)電磁干擾信號(hào)測(cè)試技術(shù)主要分為時(shí)域測(cè)量和頻域測(cè)量?jī)纱箢愂静ㄆ鞣逯涤洃涬妷罕硭矐B(tài)波形記錄儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)干擾接收機(jī)頻譜分析儀干擾場(chǎng)強(qiáng)計(jì)靈敏度高頻率范圍寬動(dòng)態(tài)范圍大EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(1/16)(1/16) EMI接收機(jī)也叫電磁干擾測(cè)量?jī)x是電磁兼容性測(cè)試中應(yīng)用最廣、最基本的測(cè)量?jī)x器。 EMI接收機(jī)是測(cè)量干擾發(fā)射的一個(gè)主要儀器。它實(shí)質(zhì)上是一種選頻測(cè)量?jī)x，它能將由傳感器輸入的干擾信號(hào)中預(yù)先設(shè)定的頻率分量以一定通頻帶選擇出來

3、，予以現(xiàn)實(shí)和記錄，連續(xù)改變?cè)O(shè)定頻率便能得到該信號(hào)的頻譜。 可以把EMI接收機(jī)看作是一個(gè)可調(diào)諧的，可改變頻率的，可精密測(cè)量幅度的電壓計(jì)。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(2/16)(2/16) EMI接收機(jī)組成原理框圖EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(3/16)(3/16) 工作原理 EMI接收機(jī)測(cè)量信號(hào)時(shí)，先將儀器調(diào)諧于某個(gè)測(cè)量頻率fi，該頻率經(jīng)高頻衰減器和高頻放大器后進(jìn)入混頻器，與本地振蕩器的頻率f1混頻，產(chǎn)生很多混頻信號(hào)。經(jīng)過中頻濾波器后僅得到中頻fo=f1fi。中頻信號(hào)經(jīng)中頻衰減器、中頻放大器后由包絡(luò)檢波器進(jìn)行檢波，濾去中頻，得到低頻信號(hào)A(t)。對(duì)A(t)再進(jìn)一步進(jìn)行加權(quán)檢波，根據(jù)需要選擇檢波器，得到

4、A(t)的峰值、有效值、平均值或準(zhǔn)峰值。這些值經(jīng)低頻放大后可推動(dòng)電表指示或在數(shù)碼管屏幕顯示出來。 EMI接收機(jī)測(cè)量的是輸入到其端口的信號(hào)電壓，為測(cè)場(chǎng)強(qiáng)或干擾電流需借助一個(gè)換能器，在其轉(zhuǎn)換系數(shù)的幫助下，將測(cè)到的端口電壓變換成場(chǎng)強(qiáng)(單位u Vm或dB Vm)、電流(單位A，dB u A)或功率(單位w，dBmW)。換能器依測(cè)量對(duì)象的不同可以是天線、電流探頭、功率吸收鉗或電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)等。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 可將外部進(jìn)來的過大的信號(hào)或干擾電平衰減，調(diào)節(jié)衰減量大小，保證輸入電平在測(cè)量可測(cè)范圍之內(nèi)，同時(shí)也可避免過電壓或過電流造成測(cè)量接收機(jī)的損壞。電磁干擾測(cè)

5、量?jī)x無自動(dòng)增益控制功能，用寬帶衰減器改變量程，它的目的是客觀的測(cè)定和反映其輸入端信號(hào)的大小EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 接收機(jī)采用的預(yù)選器為帶通濾波器，以抑制鏡像干擾和互調(diào)干擾，改善接收機(jī)的信噪比，提高總機(jī)靈敏度。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 測(cè)量接收機(jī)本身提供的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，它提供一種具有特殊形狀的窄脈沖，能保證在干擾儀工作頻段內(nèi)有均勻的頻譜密度。它可隨時(shí)對(duì)接收機(jī)的增益進(jìn)行自校，以保證測(cè)量值的準(zhǔn)確。普通接收機(jī)不具有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 利用選頻放大原理，僅

6、選擇所需的測(cè)量信號(hào)進(jìn)入下級(jí)電路，而外來的各種雜散信號(hào)(包括鏡像頻率信號(hào)、中頻信號(hào)、交調(diào)諧波信號(hào)等)均排除在外。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 將來自高頻放大器的高頻信號(hào)和來自本地振蕩器的信號(hào)合成產(chǎn)生一個(gè)差頻信號(hào)輸入中頻放大器，由于差頻信號(hào)的頻率遠(yuǎn)低于高頻信號(hào)頻率，使中頻放大器增益得以提高。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 提供一個(gè)頻率穩(wěn)定的高頻振蕩信號(hào)，即掃頻源EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 由于中頻放大器的調(diào)諧電路可提供嚴(yán)格的頻帶寬度，有能獲得較高的增益，因此可保證接收機(jī)的總選擇性和總機(jī)靈敏度

7、EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 EMI接收機(jī)的檢波方式與普通接收機(jī)有很大差異。EMI接收機(jī)除可接收正弦波信號(hào)外，更常用于接收脈沖干擾信號(hào)，因此接收機(jī)除具有平均值檢波功能外還增加了峰值檢波和準(zhǔn)峰值檢波功能。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(4/16)(4/16) 各部分功能介紹 早期接收機(jī)采用表頭指示電磁干擾電平，并用揚(yáng)聲器播放于擾信號(hào)的聲響。近幾年以廣泛采用液晶數(shù)字顯示代替表頭指示，具備程控接口，使測(cè)量數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理或打印出來供查閱。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(5/16)(5/16) EMI接收機(jī)的檢波方式(1)平均值檢波 其最大特點(diǎn)是檢波器的充放電時(shí)間常

8、數(shù)相同，特別適用于對(duì)連續(xù)波的測(cè)量。積分時(shí)間常數(shù)很長(zhǎng)，可以達(dá)到秒級(jí)。(2) 峰值檢波 它的充電時(shí)間常數(shù)很?。?00ns），即使是很窄的脈沖也能很快充電到穩(wěn)定值。當(dāng)中頻信號(hào)消失后，由于電路的放電時(shí)間常數(shù)很大（可達(dá)100s），檢波的輸出電壓可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持在峰值上。 峰值檢波的特點(diǎn)首先在軍用設(shè)備的騷擾發(fā)射實(shí)驗(yàn)中被優(yōu)先采用，因?yàn)楹芏嘬娪醚b各只要單次脈沖激勵(lì)就可以造成爆炸或數(shù)字設(shè)備的誤動(dòng)作，而無需象音響設(shè)備那樣講究時(shí)間的積累。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(6/16)(6/16) EMI接收機(jī)的檢波方式(3)準(zhǔn)峰值檢波 這種檢波器的充電時(shí)間常數(shù)介于平均值與峰值之間（充電時(shí)間常數(shù)約為1ms，放電時(shí)間常數(shù)

9、約為160ms），在測(cè)量周期內(nèi)的檢波器輸出既與脈沖幅度有關(guān)，又與脈沖重復(fù)頻率有關(guān)，其輸出與干擾對(duì)聽覺造成的效果一致。因?yàn)樵缙贑ISPR研究的干擾就是廣播系統(tǒng)中的干擾，由于準(zhǔn)峰值檢波器很適合描述無線電干擾噪聲的特性，所以CISPR的出版物中推薦使用準(zhǔn)峰值檢波器。(4)有效值檢波 隨機(jī)噪聲是指某些電子元器件工作時(shí)發(fā)出的噪聲，在信息傳輸過程中，因串?dāng)_等引起的噪聲。其特點(diǎn)是雜亂無章，有些隨機(jī)噪聲(如熱噪聲、散粒噪聲等)服從正態(tài)分布規(guī)律。對(duì)它們來說，峰值是無價(jià)值的。因此通常采用有效值和平均值檢波。 在EMI測(cè)試中，有效值檢波用的最少。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(7/16)(7/16) EMI接收機(jī)的檢波方

10、式的比較峰值檢波無法區(qū)別平均值檢波無法區(qū)別EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(8/16)(8/16) 準(zhǔn)峰值測(cè)量的主要問題用準(zhǔn)峰值檢波方式進(jìn)行測(cè)試的主要問題是測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)。下表為準(zhǔn)峰值檢波和峰值檢波的測(cè)試時(shí)間比較。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(9/16)(9/16) 準(zhǔn)峰值測(cè)量的改進(jìn)措施 由于準(zhǔn)峰值測(cè)量占用的時(shí)間比較長(zhǎng)，測(cè)試的效率比較低，作為改進(jìn)，實(shí)用中常用峰值檢波器做第一輪測(cè)試，因?yàn)檫@三種檢波當(dāng)中，用峰值檢波得到的測(cè)量值應(yīng)當(dāng)最高。如果首輪測(cè)量值比標(biāo)準(zhǔn)給定的準(zhǔn)峰值和平均值都要低的話，則以后的實(shí)驗(yàn)不用進(jìn)行，便能判定實(shí)驗(yàn)己通過。如果峰值測(cè)試中有部分測(cè)量值高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定準(zhǔn)峰值和平均值，則就取超過部分的頻段補(bǔ)做準(zhǔn)峰值和

11、平均值的測(cè)試，即使這樣，整個(gè)測(cè)試時(shí)間也短于全部用準(zhǔn)峰值和平均值的測(cè)試。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(10/16)(10/16) 準(zhǔn)峰值測(cè)量的改進(jìn)措施EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(11/16)(11/16) EMI接收機(jī)與頻譜分析儀的比較 通過對(duì)EMI接收機(jī)的介紹，我們知道它和頻譜分析儀有著相似的地方，就是都采用超外差式結(jié)構(gòu)，都要顯示各頻率成分的幅度。但它們又有不同的地方，主要體現(xiàn)在以下方面：(1)接收機(jī)與頻譜儀在輸入端對(duì)信號(hào)進(jìn)行的處理是不同的。 頻譜儀的信號(hào)輸入端通常有一組較為簡(jiǎn)單的低通濾波器，而接收機(jī)要采用對(duì)寬帶信號(hào)有較強(qiáng)的抗擾能力的預(yù)選器。通常包括一組固定帶通濾波器和一組跟蹤濾波器，完成對(duì)信號(hào)的預(yù)

12、選。(2)掃頻信號(hào)不同。 頻譜儀的掃頻信號(hào)源通常是通過斜波或鋸齒波信號(hào)控制掃頻信號(hào)源實(shí)現(xiàn)的，頻率的變化是連續(xù)的，在預(yù)設(shè)的頻率跨度內(nèi)掃描，獲得期望的混頻輸出信號(hào)。 接收機(jī)的頻率掃描是是離散的點(diǎn)頻測(cè)試。接收機(jī)按照操作者預(yù)先設(shè)定的頻率間隔，通過處理器的控制，在每一個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行電平測(cè)量，顯示的測(cè)試結(jié)果曲線實(shí)際是單個(gè)點(diǎn)頻測(cè)試的結(jié)果?，F(xiàn)在的EMC測(cè)量，人們不僅要求能手動(dòng)調(diào)諧搜索頻率點(diǎn)，也需要快速直觀觀察EUT的頻率電平特性。這就是要求本振信號(hào)既能測(cè)試規(guī)定的頻率點(diǎn)，也能夠在一定頻率范圍掃描。這是頻譜儀做不到的。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(12/16)(12/16) EMI接收機(jī)與頻譜分析儀的比較(3)中頻濾波

13、器帶寬定義不同的 通常定義頻譜儀分辨率帶寬是幅頻特性的3dB帶寬，而接收機(jī)的中頻帶寬是幅頻特性的6dB帶寬。(4)檢波器不同。 頻譜分析儀一般為峰值和平均值檢波器。而接收機(jī)除此 之外，還帶有準(zhǔn)峰值檢波器，有效值檢波器。 (5)測(cè)試精度不同。 從接收機(jī)對(duì)信號(hào)的處理方式以及EMC測(cè)試要求看，接收機(jī)要比頻譜儀有更高的精度，更低的亂真響應(yīng)。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(13/16)(13/16) EMI接收機(jī)與頻譜分析儀的比較 根據(jù)上面的比較分析，我們可以總結(jié)出下面一個(gè)簡(jiǎn)單的公式：通用頻譜儀+預(yù)選器+6dB中頻濾波器+三種檢波器+點(diǎn)頻測(cè)試功能+高精度信號(hào)處理=EMI接收機(jī) 這個(gè)公式形象的說明了頻譜儀與EM

14、I接收機(jī)的異同，但應(yīng)注意公式左邊各項(xiàng)并非簡(jiǎn)單羅列，每項(xiàng)都有特殊要求。也就是說通過頻譜分析儀改造而來的接收機(jī)，如果應(yīng)用它們進(jìn)行測(cè)試，必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。不符合標(biāo)準(zhǔn)的僅能作為預(yù)測(cè)試設(shè)備。在目前的市場(chǎng)上，我們可以見到一些通過頻譜分析儀改造而來的接收機(jī)，如頻譜分析儀內(nèi)置6dB中頻帶寬、準(zhǔn)峰值和平均值波器，或頻譜分析儀外加預(yù)選器等，都無法完全達(dá)到接收機(jī)的要求，只可以用于工廠預(yù)測(cè)試。針對(duì)EMC測(cè)試設(shè)計(jì)的接收機(jī)是適合判定和認(rèn)證測(cè)試的唯一選擇。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(14/16)(14/16) EMI接收機(jī)國(guó)內(nèi)外狀況簡(jiǎn)介 我們國(guó)內(nèi)生產(chǎn)EMI測(cè)量?jī)x器的生產(chǎn)廠只有杭州伏達(dá)，北京無線電二廠等少數(shù)幾家。國(guó)外也只集中在少數(shù)幾家公司如德國(guó)的R&S(羅德與施瓦茨 )公司、美國(guó)的依頓公司、泰克公司等。這些儀器大多較貴，尤其是國(guó)外的。國(guó)內(nèi)的雖然相對(duì)便宜點(diǎn)，性能指標(biāo)較國(guó)外的有相當(dāng)大的差距，而且更重要的是國(guó)際上電磁兼容認(rèn)證也一般只承認(rèn)