EMI頻譜圖的分析方法

波形圖是顯示電路電壓或電流實(shí)時(shí)變化的一種圖譜，由硬件電子工程師使用示波器直接測(cè)量；頻譜圖是顯示電路射頻能量在頻率上的分布的圖譜，由EMC工程師借助頻譜分析儀測(cè)量得到——兩種圖譜是同一信號(hào)在不同觀測(cè)域上的不同結(jié)果，但測(cè)量方法和應(yīng)用上的差異導(dǎo)致了這兩種圖譜在硬件電路分析和電磁兼容診斷分析互相分立。

本文通過(guò)對(duì)同一信號(hào)時(shí)域波形與頻域頻譜的觀測(cè)和比較，直觀演示兩者的相關(guān)性并將波形參數(shù)對(duì)頻譜的影響實(shí)測(cè)出來(lái)，以這種相關(guān)性為基礎(chǔ)對(duì)電路拓?fù)浜皖l譜的關(guān)系進(jìn)行探討，最后給出了一些利用頻譜圖分析時(shí)域拓?fù)渲笇?dǎo)EMI診斷分析的示例，供大家參考。

一、時(shí)域波形與頻域頻譜的演示

周期信號(hào)時(shí)域向頻域的轉(zhuǎn)換是利用傅里葉運(yùn)算將信號(hào)在各頻率上的分量進(jìn)行展開，是射頻領(lǐng)域非常重要的工程應(yīng)用算法。EMC領(lǐng)域利用接收機(jī)和頻譜分析儀直接測(cè)量頻域信號(hào)，反向推導(dǎo)時(shí)域波形用于問(wèn)題分析。時(shí)域頻域的轉(zhuǎn)換在工程應(yīng)用中非常重要，可以利用以下對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行應(yīng)用指導(dǎo)。

圖一 周期信號(hào)波形與頻譜的關(guān)系

對(duì)于任意的類似方波的周期信號(hào)，時(shí)域波形參數(shù)（頻率、占空比、幅值和上升下降沿時(shí)間）直接決定了頻譜幅值、頻譜寬度，下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)和頻譜密度。我們可以進(jìn)一步利用波形發(fā)生器、頻譜分析儀、示波器對(duì)這兩者的相關(guān)性進(jìn)行實(shí)踐演示和探討。

圖二 波形與頻譜的相關(guān)性演示設(shè)備

波形發(fā)生器是硬件開發(fā)中用于模擬輸出各種常見(jiàn)的波形信號(hào)的工具，能夠模擬出演示所需的波形和相應(yīng)參數(shù)，而且同軸輸出可以非常方便地接入到示波器和頻譜儀，但需要注意最大輸出不要超過(guò)頻譜儀測(cè)量范圍。

示波器是常見(jiàn)的硬件電路基本測(cè)試工具。有些高端示波器帶有FFT（傅里葉變換運(yùn)算）功能能夠進(jìn)行時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換，但是與頻譜分析儀相比信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍?。ㄕ鎸?shí)信號(hào)1mV-1V），而且缺乏對(duì)數(shù)電壓軸和對(duì)數(shù)頻率軸。示波器FFT運(yùn)算能得到的小范圍的線性頻譜，但不能像頻譜分析儀顯示出與理論圖譜完全對(duì)應(yīng)的可以用于診斷分析的頻譜。因此采用頻譜分析儀或EMI測(cè)量接收機(jī)來(lái)進(jìn)行頻譜測(cè)量和顯示更精確一些。

下面是利用示波器和頻譜分析儀對(duì)同一個(gè)波形進(jìn)行時(shí)域和頻域的測(cè)量的一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠?qū)τ布こ處熀虴MC工程師深入理解波形和頻譜關(guān)系有幫助。

方波的頻譜圖

圖三200kHz標(biāo)準(zhǔn)方波的波形（上升沿25ns）

圖四200kHz標(biāo)準(zhǔn)方波（上升沿25ns）在傳導(dǎo)頻段的頻譜圖

標(biāo)準(zhǔn)方波的頻譜圖與傅里葉分解變換給出的頻譜圖完全一致，從基頻率點(diǎn)開始嚴(yán)格按照的奇次頻點(diǎn)分布，且幅值每10倍頻精確下降20dB。方波在整個(gè)傳導(dǎo)頻段內(nèi)都有清晰的諧波分量，且在輻射頻段內(nèi)對(duì)頻譜展開也同樣能夠發(fā)現(xiàn)基頻頻率的成分，這類頻譜在開關(guān)電源產(chǎn)品傳導(dǎo)測(cè)試中經(jīng)?？吹?。值得注意的是在50%占空比的情況下頻譜僅包含奇次諧波成分，實(shí)際產(chǎn)品中很少出現(xiàn)這種頻譜內(nèi)部頻率間隔為2倍基頻的情況。

方波頻率的影響

圖五 不同頻率的方波頻譜

圖上可以看到100kHz，500kHz和1MHz方波的頻譜圖比較。不同頻率方波的頻譜是不同的，相同的幅值條件下頻率越高頻譜越寬但頻譜尖峰間隔會(huì)增大。由此可以指導(dǎo)我們通過(guò)頻譜尖峰間隔可以對(duì)基頻進(jìn)行反向推斷（尖峰點(diǎn)一般為奇次倍頻且尖峰之間2倍頻頻率間隔）。

方波幅值的影響

?100mVpp ?100mV,300mV,1000mV?頻譜比較 ?1Vpp

圖六 不同幅值的同一方波的頻譜圖

右圖是100kHz，50%占空比方波在幅值100mV，300mV和1000mV三種情況下的頻譜比對(duì)。頻譜對(duì)數(shù)幅值差異10dB與波形比例一致，因此利用對(duì)數(shù)頻域幅值也可以對(duì)時(shí)域電壓幅值也進(jìn)行換算。同時(shí)要注意波形電壓線性降低在頻譜縱軸對(duì)數(shù)上的變化是不同的，如時(shí)域波形幅值降低一半在頻譜上僅有6dB的較小降低。

方波占空比的影響

圖七 不同占空比的方波的頻譜圖比較

圖中比較了100kHz方波在50%占空比與10%、90%占空比下的不同。其中10%與90%占空比波形只是翻轉(zhuǎn)，因此頻譜沒(méi)有差異，但與50%占空比相比基波幅值降低，且有偶次諧波分量。從對(duì)比可以看出不同占空比下頻譜整體變化一致，頻點(diǎn)最大值往往在奇次諧波上；占空比不同會(huì)導(dǎo)致偶次諧波會(huì)尤其是低次偶次諧波有較大變化，但對(duì)高次奇次諧波影響較小。

圖八 標(biāo)準(zhǔn)方波與1%占空比脈沖波的頻譜比較

圖九1%占空比脈沖波的頻譜

圖上是1%占空比的脈沖方波的頻譜。相對(duì)50%占空比的頻譜會(huì)發(fā)生較大的變化，低次諧波整體頻譜更為平坦，在30倍頻以上呈突起的包絡(luò)。由于這種占空比會(huì)出現(xiàn)在一些電源空載和輕載場(chǎng)合，因此也是常見(jiàn)的重要的一種頻譜表現(xiàn)（可以在開發(fā)早期利用輕載頻譜來(lái)預(yù)測(cè)重載頻譜）。

方波邊沿速率的影響

圖十 不同上升時(shí)間的方波的頻譜圖

波形的上升下降沿速率決定頻譜的快速下降點(diǎn)（40dB/dec點(diǎn)），也就很大程度上決定了頻譜的寬度。頻譜的寬度由兩個(gè)邊沿中最快速的邊沿決定。實(shí)際開發(fā)中通過(guò)增大開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電阻降低開關(guān)速度對(duì)EMI有益處，但是需要與性能要求進(jìn)行折衷平衡，不過(guò)在一些對(duì)效率要求不高的應(yīng)用下（如輔助電源），可以通過(guò)大幅降低效率來(lái)優(yōu)化EMC。

波形形狀對(duì)頻譜的影響

鋸齒波的時(shí)域波形與頻譜 鋸齒波由于上升沿很緩慢，在頻域上僅有低次的奇次諧波，頻譜頻帶很窄。如電路中續(xù)流電感兩端電壓波形。
脈沖振蕩波，吸收電路中常見(jiàn)，如吸收過(guò)沖尖峰能量的阻尼振蕩。頻譜包含一個(gè)大的基頻與很多振蕩導(dǎo)致的頻率有差異的尖峰，表現(xiàn)為30次倍頻以內(nèi)能量分布均勻的頻帶。

圖十一 不同波形的頻譜圖

波形對(duì)頻譜有很大影響，波形變化越緩和，頻譜越寬，時(shí)域波形越接近正弦則頻譜能量分布越集中。以標(biāo)準(zhǔn)方波為比較基準(zhǔn)，有快速上升的過(guò)沖尖峰的方波頻譜更惡劣，其他較緩的波形則相對(duì)友好。

分辨率帶寬對(duì)頻譜的影響

圖十二 100kHz標(biāo)準(zhǔn)方波在不同分辨率帶寬下的頻譜圖比較

頻譜儀測(cè)試分辨率帶寬對(duì)于頻譜測(cè)試結(jié)果也有影響。圖上是100kHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)在頻譜儀10kHz，100kHz、1MHz帶寬下的測(cè)試結(jié)果?？梢钥闯霎?dāng)分辨率帶寬小于信號(hào)基準(zhǔn)頻率時(shí)能夠?qū)⑿盘?hào)清晰的顯示出來(lái)，當(dāng)兩者相等或接近時(shí)，頻譜上會(huì)出現(xiàn)一些連續(xù)的包絡(luò)，而分辨率帶寬大于信號(hào)頻率之后只能在頻譜上看到一些平滑線。且?guī)捲酱髾z波器得到的信號(hào)幅值也會(huì)越大一些。因此診斷分析中常常需要對(duì)一些頻譜包絡(luò)進(jìn)行展開找到其中由于分辨率原因而隱藏的信號(hào)，當(dāng)然僅僅觀察頻譜包絡(luò)平滑程度也能對(duì)頻譜信號(hào)分析有所啟示。

圖十三 1MHz標(biāo)準(zhǔn)方波在不同分辨率帶寬下的頻譜圖比較

1MHz的方波信號(hào)能夠被10kHz和100kHz的分辨率帶寬分辨出頻譜細(xì)節(jié)，但是在1MHz分辨率帶寬下只有一些波動(dòng)的包絡(luò)。這些信息可以幫助我們通過(guò)包絡(luò)的表現(xiàn)快速分辨頻譜頻率。

圖十四 10MHz正弦波在不同分辨率帶寬下的頻譜圖比較

10MHz正弦波信號(hào)在不同分辨率帶寬下的表現(xiàn)?？梢钥闯霎?dāng)RBW小于等于窄帶信號(hào)的基頻的時(shí)候峰值的大小不會(huì)隨分辨率帶寬變化，但不同分辨率下得到的信號(hào)圖像是不同的，分辨率帶寬越小，越接近真實(shí)信號(hào)。

頻率抖動(dòng)對(duì)頻譜的影響

在電路設(shè)計(jì)中頻率的抖動(dòng)對(duì)于EMC會(huì)有很好的益處。我們可以通過(guò)波形發(fā)生器進(jìn)行頻率掃描輸出的方式模擬這種頻率抖動(dòng)的影響。一些采用數(shù)字控制的電源電路中很容易通過(guò)控制軟件優(yōu)化就能實(shí)現(xiàn)頻率抖動(dòng)的效果。

圖十五 100kHz10%頻率抖動(dòng)的時(shí)域波形圖

圖十六 100kHz標(biāo)準(zhǔn)方波10%頻率抖動(dòng)的最大值保持頻譜和實(shí)時(shí)頻譜

頻率的抖動(dòng)會(huì)對(duì)頻譜產(chǎn)生很大影響。10%的頻率抖動(dòng)使得頻譜包絡(luò)在10倍頻處開始連續(xù)，頻譜圖上就觀測(cè)不到清晰的頻率間隔。實(shí)時(shí)頻譜都一直是在變動(dòng)的，對(duì)QP/AV檢波器測(cè)量結(jié)果有影響，但不能減小PK檢波器的結(jié)果（這里通過(guò)頻譜儀的MaxHold功能展示）。

圖十七 標(biāo)準(zhǔn)200kHz方波的PK/AV頻譜圖

對(duì)于無(wú)頻率抖動(dòng)的固定頻率方波的頻譜，接收機(jī)在每一個(gè)倍頻點(diǎn)上測(cè)得的三種檢波器的結(jié)果都是一致的且為最大值，這種頻譜AV平均值很容易超出限值要求。

圖十八 200kHz10%頻率抖動(dòng)方波的PK/AV頻譜圖

對(duì)頻率進(jìn)行抖動(dòng)之后能在基頻獲得6dB以上優(yōu)化，在諧波頻點(diǎn)上的優(yōu)化更大，檢波器測(cè)得的三種結(jié)果不再一致，雖然PK值依然很大，但是做為判定的QP值和AV值結(jié)果已經(jīng)獲得了很大的改善。對(duì)于工作頻率在50kHz以下的開關(guān)產(chǎn)品，3次諧波能獲得15dB以上的改善是非常值得采用的一種方法。

200kHz正弦信號(hào)在不同頻率抖動(dòng)下的實(shí)時(shí)頻譜圖，約5%的調(diào)制就能達(dá)到6dB以上的優(yōu)化效果

圖十九200kHz正弦信號(hào)不同百分比抖動(dòng)的實(shí)時(shí)頻譜效果

采用抖頻方式工作的波形在頻譜圖上無(wú)法精確的觀測(cè)到開關(guān)頻率，需要利用頻譜儀找到基準(zhǔn)工作頻點(diǎn)并展開進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。頻率抖動(dòng)能夠?qū)MI頻譜產(chǎn)生巨大的優(yōu)化，但依然需要針對(duì)檢波器特性進(jìn)行抖動(dòng)策略優(yōu)化，找出最優(yōu)的抖動(dòng)頻率范圍、抖動(dòng)周期等。

濾波器件對(duì)頻譜的影響

圖二十 濾波器件對(duì)頻譜的抑制效果

圖中夾具中增加了2.2uF電容對(duì)于600Hz方波產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)頻譜產(chǎn)生了很大的影響，簡(jiǎn)單展示了濾波器對(duì)頻譜的作用。實(shí)際可以通過(guò)理想頻譜與顯示測(cè)量頻譜的差異來(lái)評(píng)估濾波效果。

二、電路拓?fù)洹r(shí)域波形與EMI頻譜的關(guān)系

從第一章節(jié)中波形和頻譜的直觀演示我們知道了不同波形有著不同頻譜，而電路波形很大程度由電路拓?fù)鋪?lái)決定，因此我們可以進(jìn)一步分析電路拓?fù)鋵?duì)頻譜的影響。不同拓?fù)湓诓煌瑧?yīng)用下會(huì)產(chǎn)生不同的電壓波形，其中關(guān)系開關(guān)頻率、上升下降時(shí)間，關(guān)斷過(guò)沖，寄生參數(shù)高頻振蕩等波形參數(shù)影響最大。電路拓?fù)涫欠裰C振、是否隔離，電感的續(xù)流儲(chǔ)能狀態(tài)，二極管續(xù)流與截止速度，也對(duì)EMI表現(xiàn)有很大影響。以常見(jiàn)的一些電路拓?fù)錇槔M(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

非隔離電流連續(xù)拓?fù)?/strong>

Boost	Buck

圖二十一 升壓和降壓非隔離拓?fù)?/p>

這兩個(gè)拓?fù)鋵儆诜歉綦x硬開關(guān)拓?fù)?，但由于電感的?chǔ)能和續(xù)流作用開關(guān)管電壓的變化都是相對(duì)緩慢的，二極管在開通到關(guān)斷的時(shí)候電壓的變化也是緩慢的，拓?fù)鋬?nèi)部電壓波形接近方波，沒(méi)有劇烈的過(guò)沖和振蕩。這兩個(gè)拓?fù)渲须姼泻碗娙萁M成的LC濾波器對(duì)于低次諧波抑制有很好作用，可以減輕相應(yīng)的端口的EMI濾波器設(shè)計(jì)壓力，但由于拓?fù)鋺?yīng)用場(chǎng)景工作電壓、電流、開關(guān)頻率都很高，產(chǎn)生的EMI頻譜幅值和寬度依然很大。

隔離拓?fù)?/strong>

Forward	flyback

圖二十二 正激和反激隔離拓?fù)?/p>

正激和反激拓?fù)涫腔靖綦x拓?fù)?。由于原副邊通過(guò)變壓器隔離導(dǎo)致兩邊電路沒(méi)有聯(lián)通不利于耦合產(chǎn)生的能量進(jìn)行回流，而且兩邊頻譜信號(hào)互為高阻，有很強(qiáng)的共模輻射能力，常常導(dǎo)致復(fù)雜的EMI問(wèn)題。兩個(gè)隔離拓?fù)渲?，正激拓?fù)涫歉綦x的boost，電流是連續(xù)的，電壓的變化由于電感的續(xù)流作用也是緩和的，是隔離拓?fù)渲休^為友好的。反激電路由于特殊的工作原理，原邊開關(guān)管關(guān)斷時(shí)會(huì)在各處產(chǎn)生很大的電壓過(guò)沖尖峰和振蕩從而導(dǎo)致發(fā)射頻譜幅值很高；副邊二極管在原邊關(guān)斷的瞬間反向恢復(fù)使結(jié)電容儲(chǔ)存的能量的瞬間釋放，能產(chǎn)生非常寬的高頻干擾頻譜出現(xiàn)，這些原因?qū)е路醇ね負(fù)湎鄬?duì)更容易產(chǎn)生問(wèn)題。

隔離諧振拓?fù)?/strong>

圖二十三LLC諧振隔離拓?fù)?/p>

諧振拓?fù)涞拈_關(guān)器件具有更優(yōu)的開通和關(guān)斷條件，是各電路拓?fù)渲兄C波含量較小的拓?fù)?，副邊的二極管也不存在嚴(yán)酷的反向恢復(fù)電流，原本工作頻率會(huì)有天然有一定抖動(dòng)，是一種對(duì)EMC相對(duì)友好的拓?fù)?，但是由于本身工作頻率高電流大又是隔離拓?fù)洌虼嗽O(shè)計(jì)難度也不小。

新的電路拓?fù)鋵映霾桓F，對(duì)于拓?fù)涞脑u(píng)估分析的關(guān)鍵依然是時(shí)域波形的形態(tài)和參數(shù)。拓?fù)渲兄鲃?dòng)和被動(dòng)工作的開關(guān)管、二極管上的電壓波形，依舊是頻譜最關(guān)鍵的源頭，硬件工程師示波器的波形測(cè)量結(jié)果可以給與EMC分析很大的參考幫助。當(dāng)然EMC工程師也可以采用近場(chǎng)探頭、阻抗網(wǎng)絡(luò)、射頻電壓探頭、隔離射頻電壓探頭等EMC工具對(duì)電路內(nèi)部的頻譜圖進(jìn)行直接測(cè)量。

三、EMI頻譜分析的示例

通過(guò)對(duì)于電路拓?fù)渑c頻譜的關(guān)系了解，我們能在白盒狀態(tài)下利用示波器和頻譜儀對(duì)電路的頻譜波形進(jìn)行精確地觀測(cè)分析，即使在黑盒下依舊能夠利用這種相互關(guān)系進(jìn)行診斷分析指導(dǎo)。以下用電磁兼容公眾號(hào)《10-電磁兼容（EMC）群》、《16-電磁兼容（EMC）群》和日常得到的一些頻譜圖進(jìn)行簡(jiǎn)單示例，解釋如何利用頻譜圖進(jìn)行電路和EMC診斷分析。以下頻譜圖均為工程師公開發(fā)布不涉及商業(yè)機(jī)密，默認(rèn)授權(quán)。

示例一

圖二十四 頻譜圖示例1-1

該頻譜符合低占空比方波頻譜，按照標(biāo)準(zhǔn)方波頻譜形態(tài)下降，10MHz以后部分沒(méi)有其他頻譜包絡(luò)。低頻能夠發(fā)現(xiàn)一些開關(guān)頻率，因此工作頻率與接收機(jī)的分辨率帶寬9kHz接近。由于大部分電機(jī)類產(chǎn)品受硅鋼材料影響只能采用10kHz左右的控制頻率，因此推測(cè)該產(chǎn)品干擾源頭為低壓電機(jī)控制器，且電機(jī)在測(cè)試中載量很小。由于頻譜與理論完全吻合，因此斷定該設(shè)計(jì)沒(méi)有進(jìn)行任何濾波。

圖二十五 頻譜圖示例1-2

另一個(gè)狀態(tài)下的頻譜也是類似，但在70MHz有一個(gè)尖峰點(diǎn)。由于該點(diǎn)包絡(luò)平滑，預(yù)計(jì)是內(nèi)部寄生參數(shù)在該頻率上諧振形成的發(fā)射并非另一個(gè)干擾源頭，因此給出的建議是：該產(chǎn)品很可能是一款簡(jiǎn)單的電機(jī)類產(chǎn)品，利用電機(jī)控制器進(jìn)行控制且沒(méi)有在電源端口進(jìn)行濾波，建議端口增加濾波；70MHz的高頻干擾建議排查電機(jī)控制器輸出線、控制線等較長(zhǎng)非電源線纜。

示例二

圖二十六 頻譜圖示例2

該頻譜圖為輻射發(fā)射水平垂直兩個(gè)極化的測(cè)試結(jié)果，從圖上可以看到30-100MHz的高頻開關(guān)電源相關(guān)噪聲（電源工作頻率120kHz以上才能在輻射頻譜上看到包絡(luò)，約150kHz，且不帶頻率抖動(dòng)），電源的頻譜在限值線以下，說(shuō)明端口是有濾波器且正常工作的；出現(xiàn)問(wèn)題的是200-600MHz頻帶內(nèi)大致20MHz頻率間隔的高頻噪聲。對(duì)于20MHz的基頻產(chǎn)生的發(fā)射，由于20-200MHz低次諧波輻射很低，超標(biāo)在200MHz以上（10次諧波以上），因此可以排除是長(zhǎng)線纜導(dǎo)致的發(fā)射（頻譜在基頻和低次諧波頻點(diǎn)能量更大，如果是線纜導(dǎo)致的發(fā)射，1米左右的線纜能將20MHz的低次倍頻能量全部發(fā)射出來(lái)，頻譜將是從基頻開始的連續(xù)20MHz間隔的頻譜；實(shí)際圖譜低次諧波無(wú)法有效發(fā)射，因此推斷所有長(zhǎng)度超過(guò)1m的線纜都不是這個(gè)發(fā)射的天線）。因此依據(jù)這個(gè)頻譜圖可以得出的建議是：電源和端口濾波器沒(méi)有問(wèn)題，機(jī)器上的長(zhǎng)線纜沒(méi)有問(wèn)題；內(nèi)部存在一個(gè)略小于20MHz的強(qiáng)干擾源頭，可以在近場(chǎng)很容易探測(cè)到；干擾的路徑可能是一根短線纜也可能是結(jié)構(gòu)屏蔽泄露問(wèn)題。以上分析幫助實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)的工程師快速確定診斷分析方向，避免了大量盲目無(wú)效整改。

示例三

圖二十七 頻譜圖示例3

該頻譜為典型的開關(guān)電源頻譜：工作頻率在80kHz左右硬開關(guān)拓?fù)洌ぷ髟谥剌d狀態(tài)，所有的低次諧波頻點(diǎn)發(fā)射與預(yù)期頻譜一致，下降幅值也與預(yù)期一致，因此給出的建議是：整體沒(méi)頻譜沒(méi)有看到濾波器的抑制效果，如果沒(méi)有濾波器建議加上；如果有濾波器，則端口的共模電感必定飽和了。

示例四

圖二十七 頻譜圖示例4

以上三張圖均為高頻尖峰頻譜圖。這些尖峰超標(biāo)點(diǎn)會(huì)隨測(cè)試極化方向和天線高低而起伏，不是診斷分析中的關(guān)鍵點(diǎn)。在頻譜圖上均能夠發(fā)現(xiàn)特定頻率間隔，因此建議由頻譜間隔判斷對(duì)應(yīng)的基頻并且找到基頻的源頭做為現(xiàn)場(chǎng)診斷分析的方向。

示例五

圖二十八 頻譜圖示例5

這張頻譜圖在整體平滑僅在20-30MHz有一些尖刺頻譜分布，低頻段看不到任何頻率波動(dòng)，中間包絡(luò)呈特殊的上凸形態(tài)，40MHz以上則完全沒(méi)有任何噪聲。低頻看不到開關(guān)頻譜推斷工作頻率遠(yuǎn)小于9kHz；正常的頻譜在對(duì)數(shù)軸上線性下降，但該頻譜在100kHz-4MHz呈階梯下移，推斷存在2微法以上的差模電容濾波（測(cè)試限值為車標(biāo)零部件標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)采用接地參考面做為回流，傳導(dǎo)測(cè)試均為差模所以可以加很大的差模濾波電容，2uF電容插損頻帶落在這個(gè)頻段內(nèi)，導(dǎo)致頻譜下移），由20-40MHz的尖峰信號(hào)推斷內(nèi)部存在120kHz以上的工作頻率。所以這是一個(gè)以極低的工作頻率工作（遠(yuǎn)小于9kHz），內(nèi)部控制電路工作頻率在120kHz以上，端口帶大差模電容的設(shè)備，在車輛內(nèi)部?jī)H有車載發(fā)電機(jī)滿足這種頻譜，因此這是發(fā)電機(jī)的頻譜。

示例六

圖二十九 頻譜圖示例6

這兩張頻譜圖是出口家電設(shè)備電源端口兩種狀態(tài)下的發(fā)射測(cè)試結(jié)果。左圖頻譜看不到開關(guān)頻譜且裕量很大，推測(cè)端口使用了帶抖頻功能的高頻開關(guān)電源，端口濾波器性能滿足要求；右圖高頻出現(xiàn)很多窄帶尖峰和包絡(luò)，推測(cè)在這種狀態(tài)下電源后級(jí)有10kHz左右的工作頻率設(shè)備工作，由該設(shè)備產(chǎn)生的干擾并不能由端口濾波器抑制，推測(cè)兩者之間很可能存在隔離，由于是家用電器安規(guī)要求很高，因此電源帶隔離的可能性很大，后級(jí)從工作頻率判斷很可能為電機(jī)控制器（家用大部分都是電機(jī)負(fù)載）。

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圖三十 頻譜圖示例6

接收機(jī)界面的頻譜圖顯示30MHz以上騷擾功率也存在包絡(luò)的超標(biāo)現(xiàn)象，包絡(luò)平滑表明內(nèi)部工作頻率遠(yuǎn)小于接收機(jī)分辨率帶寬120kHz。因此結(jié)合這些頻譜圖可以推測(cè)這是一臺(tái)帶電機(jī)控制器且前級(jí)帶隔離開關(guān)電源的出口型家用電器，電源和電源端口濾波器正常，傳導(dǎo)和騷擾功率超標(biāo)來(lái)自于一個(gè)工作在10kHz左右的后級(jí)設(shè)備且必須是通過(guò)一根較長(zhǎng)的非電源線纜發(fā)射出來(lái)的耦合干擾到電源端口，因此建議現(xiàn)場(chǎng)工程師不要?jiǎng)虞斎攵丝诙捎脢A扣磁芯在后級(jí)線纜上快速排查。

示例七

圖三十一 頻譜圖示例7

該頻譜異常復(fù)雜，是典型的復(fù)雜系統(tǒng)頻譜。這類系統(tǒng)經(jīng)常包含大量不同功能子系統(tǒng)和部件，集成了電源、高頻數(shù)字信號(hào)、顯示界面、通訊、采樣、控制等功能，而且往往體積龐大線纜復(fù)雜。圖上可以看到大量的尖峰頻率，也可以看到緊密的不平滑包絡(luò)，預(yù)示著系統(tǒng)內(nèi)部存在很多120kHz接近的低頻干擾源和大量10MHz以上的高頻工作頻率。這種系統(tǒng)需要進(jìn)行單獨(dú)子部件診斷分析，最后再進(jìn)行集成測(cè)試。因此給出的建議是：不建議在暗室進(jìn)行該系統(tǒng)的診斷分析，應(yīng)當(dāng)先完成各子部件和功能的單獨(dú)分析和優(yōu)化之后再進(jìn)行集成測(cè)試。

四、小結(jié)

通過(guò)對(duì)同一信號(hào)時(shí)域波形與頻域頻譜的觀測(cè)和比較，可以幫助工程師深入理解波形參數(shù)對(duì)頻譜的影響，對(duì)硬件開發(fā)和EMC設(shè)計(jì)相互融合有很好的幫助。

電路拓?fù)鋵?duì)時(shí)域波形的決定性作用，表明電路拓?fù)鋵?duì)EMI頻譜也有重要的影響。

EMI頻譜圖隱藏著時(shí)域波形和電路拓?fù)涞拇罅考?xì)節(jié)。頻譜圖分析是EMI問(wèn)題診斷過(guò)程中重要的過(guò)程和方法。