EMI接收機(jī)介紹

1、電磁兼容測試電磁兼容測試EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)Xiphosura2010-12-8電磁兼容測試（電磁兼容測試（1/21/2） 電磁兼容測試是驗(yàn)證電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)的合理性及最終評價電子設(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。電磁兼容測試電磁兼容測試(2/2)(2/2) 電磁兼容性測試可以分為兩大類對電磁干擾發(fā)射的測量對設(shè)備抗擾度的測量電子元器件和設(shè)備在各種電磁環(huán)境中傳導(dǎo)和輻射發(fā)射量的測量各種信號傳輸方式下干擾傳遞特性的測量對自電源線、信號線、地線等注入的干擾的傳導(dǎo)敏感度測量對電磁場輻射干擾的輻射敏感度測量和電磁屏蔽效果測量對靜

2、電放電干擾的敏感度測量電磁兼容測試設(shè)備電磁兼容測試設(shè)備(1/1)(1/1) 在電磁兼容性的測試中，除通用的測量探頭（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)電磁干擾信號測試技術(shù)主要分為時域測量和頻域測量兩大類示波器峰值記憶電壓表瞬態(tài)波形記錄儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)干擾接收機(jī)頻譜分析儀干擾場強(qiáng)計(jì)靈敏度高頻率范圍寬動態(tài)范圍大EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(1/16)(1/16) EMI接收機(jī)也叫電磁干擾測量儀是電磁兼容性測試中應(yīng)用最廣、最基本的測量儀器。 EMI接收機(jī)是測量干擾發(fā)射的一個主要儀器。它實(shí)質(zhì)上是一種選頻測量儀，它能將由傳感器輸入的干擾信號中預(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)改變設(shè)定頻率便能得到該信號的頻譜。 可以把EMI接收機(jī)看作是一個可調(diào)諧的，可改變頻率的，可精密測量幅度的電壓計(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)測量信號時，先將儀器調(diào)諧于某個測量頻率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。經(jīng)過中頻濾波器后僅得到中頻fo=f1fi。中頻信號經(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A(t)。對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)低頻放大后可推動電表指示或在數(shù)碼管屏幕顯示出來。 EMI接收機(jī)測量的是輸入到其端口的信號電壓，為測場強(qiáng)或干擾電流需借助一個換能器，在其轉(zhuǎn)換系數(shù)的幫助下，將測到的端口電壓變換成場強(qiáng)(單位u Vm或dB Vm)、電流(單位A，dB u A)或功率(單位w，dBmW)。換能器依測量對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)來的過大的信號或干擾電平衰減，調(diào)節(jié)衰減量大小，保證輸入電平在測量可測范圍之內(nèi)，同時也可避免過電壓或過電流造成測量接收機(jī)的損壞。電磁干擾測

5、量儀無自動增益控制功能，用寬帶衰減器改變量程，它的目的是客觀的測定和反映其輸入端信號的大小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 測量接收機(jī)本身提供的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)信號發(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。它可隨時對接收機(jī)的增益進(jìn)行自校，以保證測量值的準(zhǔn)確。普通接收機(jī)不具有標(biāo)準(zhǔn)信號發(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、選擇所需的測量信號進(jìn)入下級電路，而外來的各種雜散信號(包括鏡像頻率信號、中頻信號、交調(diào)諧波信號等)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和來自本地振蕩器的信號合成產(chǎn)生一個差頻信號輸入中頻放大器，由于差頻信號的頻率遠(yuǎn)低于高頻信號頻率，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 提供一個頻率穩(wěn)定的高頻振蕩信號，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外，更常用于接收脈沖干擾信號，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，使測量數(shù)據(jù)可存儲在計(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間常

8、數(shù)相同，特別適用于對連續(xù)波的測量。積分時間常數(shù)很長，可以達(dá)到秒級。(2) 峰值檢波 它的充電時間常數(shù)很?。?00ns），即使是很窄的脈沖也能很快充電到穩(wěn)定值。當(dāng)中頻信號消失后，由于電路的放電時間常數(shù)很大（可達(dá)100s），檢波的輸出電壓可以在很長一段時間內(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就可以造成爆炸或數(shù)字設(shè)備的誤動作，而無需象音響設(shè)備那樣講究時間的積累。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間常數(shù)介于平均值與峰值之間（充電時間常數(shù)約為1ms，放電時間常數(shù)

9、約為160ms），在測量周期內(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。對它們來說，峰值是無價值的。因此通常采用有效值和平均值檢波。 在EMI測試中，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)峰值測量的主要問題用準(zhǔn)峰值檢波方式進(jìn)行測試的主要問題是測量時間長。下表為準(zhǔn)峰值檢波和峰值檢波的測試時間比較。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(9/16)(9/16) 準(zhǔn)峰值測量的改進(jìn)措施 由于準(zhǔn)峰值測量占用的時間比較長，測試的效率比較低，作為改進(jìn)，實(shí)用中常用峰值檢波器做第一輪測試，因?yàn)檫@三種檢波當(dāng)中，用峰值檢波得到的測量值應(yīng)當(dāng)最高。如果首輪測量值比標(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。如果峰值測試中有部分測量值高于標(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、平均值的測試，即使這樣，整個測試時間也短于全部用準(zhǔn)峰值和平均值的測試。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(10/16)(10/16) 準(zhǔn)峰值測量的改進(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信號進(jìn)行的處理是不同的。 頻譜儀的信號輸入端通常有一組較為簡單的低通濾波器，而接收機(jī)要采用對寬帶信號有較強(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，完成對信號的預(yù)

12、選。(2)掃頻信號不同。 頻譜儀的掃頻信號源通常是通過斜波或鋸齒波信號控制掃頻信號源實(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。 接收機(jī)的頻率掃描是是離散的點(diǎn)頻測試。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，在每一個頻率點(diǎn)進(jìn)行電平測量，顯示的測試結(jié)果曲線實(shí)際是單個點(diǎn)頻測試的結(jié)果?，F(xiàn)在的EMC測量，人們不僅要求能手動調(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既能測試規(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)測試精度不同。 從接收機(jī)對信號的處理方式以及EMC測試要求看，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)出下面一個簡單的公式：通用頻譜儀+預(yù)選器+6dB中頻濾波器+三種檢波器+點(diǎn)頻測試功能+高精度信號處理=EMI接收機(jī) 這個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)測試設(shè)備。在目前的市場上，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)測試。針對EMC測試設(shè)計(jì)的接收機(jī)是適合判定和認(rèn)證測試的唯一選擇。EMIEMI接收機(jī)接收機(jī)(14/16)(14/16) EMI接收機(jī)國內(nèi)外狀況簡介 我們國內(nèi)生產(chǎn)EMI測量儀器的生產(chǎn)廠只有杭州伏達(dá)，北京無線電二廠等少數(shù)幾家。國外也只集中在少數(shù)幾家公司如德國的R&S(羅德與施瓦茨 )公司、美國的依頓公司、泰克公司等。這些儀器大多較貴，尤其是國外的。國內(nèi)的雖然相對便宜點(diǎn)，性能指標(biāo)較國外的有相當(dāng)大的差距，而且更重要的是國際上電