探究基于時域EMI測試測量及速度改善

I. 速度更快，洞察力更強、更加智能

R&S ESR（參閱圖1）是頻率范圍從10 Hz 至 7 GHz的電磁干擾測試接收機。它主要用于符合相關商業(yè)電磁兼容標準的產(chǎn)品認證測量。通過集成預選、20 dB前置放大器和高度線性的前端，R&S?ESR滿足CISPR 16-1-1標準要求，也符合所有其他相關商業(yè)標準要求。而使這臺儀器真正不同凡響的是它基于FFT的時域掃描，它以迄今為止從未達到過的速度測量電磁干擾。過去需要幾個小時的干擾測量現(xiàn)在幾秒鐘內(nèi)即可完成。

圖1： R&S ESR EMI測試接收機使用基于FFT的時域掃描執(zhí)行符合標準的干擾測量，比傳統(tǒng)EMI測試接收機快6000倍。

具有廣泛診斷工具的可選實時頻譜分析功能，使該儀器能夠以新的視野分析干擾信號及其歷史。除了提供EMC試功能外，R&S ESR還是一款為實驗室應用準備的強大的全功能信號與頻譜分析儀。該儀器結構清晰，采用直觀的觸摸屏界面，在任何模式下都非常容易操作。

II. 時域掃描 - 超快速，符合標準的測量

在時域掃描模式下，R&S ESR的測量速度比傳統(tǒng)步進式頻率掃描模式下的測量速度高出6000倍，它是市場上最快的EMI 測試接收機。R&S ESR在幾毫秒內(nèi)即可完成在各個CISPR頻段的頻率掃描。它實時測量傳導干擾，包括準峰值加權，沒有任何時間縫隙地貫穿整個CISPR頻段B，即從150 kHz到30 MHz（參閱圖2）。

圖2：實時時域掃描，采用準峰值和平均加權測量干擾電壓，外加含通過/失敗指示的限值線檢查。

圖3：典型EMI測量設置，采用步進式頻率掃描和采用時域掃描總體測量時間的比較。

此類應用不再需要預覽掃描，因為R&S ESR以符合CISPR 16-1-1的電平測量精度，采用準峰值加權得到想要的頻譜，所需時間不超過2秒（參閱圖3）。

這樣可節(jié)省用戶為獲取結果而花費的寶貴時間。當要測試的設備僅可在短時間內(nèi)操作或測量時（例如車輛中的起動電動機），時域掃描功能特別有用。極快的時域掃描可非常迅速地得到結果，從而可以輕松處理這類情況。由此節(jié)省下的時間可用于例如增加觀察時間，以便可靠檢測脈沖重復頻率非常低的窄帶、間歇性干擾信號，或者檢測孤立的脈沖。通過增加觀察時間，即便是波動的干擾或漂移的干擾，其最高電平也能檢測到，而且不會使總體測量時間無節(jié)制延長。

III. 實時頻譜分析為洞察干擾信號提供新視野

R&S ESR將符合標準的EMI測試接收機功能與實時頻譜分析儀功能結合在一起，提供傳統(tǒng)EMI 試接收機從來未有的分析能力。如果認證測試期間設備測試失敗，可以切換到實時模式分析干擾信號。這種方法非常有助于測量偶發(fā)事件和短暫事件，頻率上的窄帶干擾漂移或被測設備在切換操作時的頻譜特性。使用傳統(tǒng)頻率調(diào)諧的儀器是以順序方式測量相對窄帶的頻率范圍。如果事先沒有詳細了解被測設備的輻射發(fā)射行為，這些類型的不穩(wěn)定信號波形仍可能不被傳統(tǒng)分析儀檢測到，即使能夠檢測和分析也是非常耗時。R&S ESR的測量頻譜高達40 MHz，無任何時間縫隙，因此即使是非常短的脈沖也能夠捕捉到。

R&S ESR提供頻譜瀑布圖功能，可在時域提供無縫頻譜顯示，允許用戶可以隨時間分析干擾信號的行為變化。每個頻譜表示為具有不同電平的水平線，不同電平分配不同顏色。對應于100μs的時間分辨率，各條譜線以高達每秒10,000線的速率連續(xù)加入。頻譜瀑布圖揭示了在頻譜中看不到的信號特征。R&S ESR還具有頻率模板觸發(fā)（FMT）功能，可以檢測指定頻譜內(nèi)的偶發(fā)事件。測試接收機測量每個單獨的頻譜，并將其與頻率相關的模板進行比較。如果一個頻譜觸及了模板，則R&S ESR將激活觸發(fā)并顯示那個頻譜，從而使用戶能夠分析該干擾及其影響。

當單個干擾信號在傳統(tǒng)分析儀模式下看不到，在余輝模式下它將立即顯現(xiàn)。采用這種模式，R&S ESR將無縫頻譜寫入單個圖中。每個像素的顏色指出在特定頻率上特定振幅出現(xiàn)的頻繁程度。 如果信號不再在特定頻率處以特定振幅出現(xiàn)，則相應的像素在用戶定義的余輝時間周期后消失。由此，余輝模式建立了頻譜直方圖。用戶可以清楚區(qū)分開僅在很短時間內(nèi)出現(xiàn)的脈沖型干擾和連續(xù)干擾。即使不同的脈沖型干擾也可以輕松地被區(qū)分。此外，余輝模式能夠識別出被寬帶干擾疊加的窄帶干擾（參閱圖4和圖5）。

IV. 用于顯示干擾信號周圍頻譜的中頻分析功能

可選的R&S ESR中頻分析功能提供EMI接收頻率周圍射頻輸入信號的頻譜顯示。中頻頻譜顯示可耦合到當前接收頻率的柱狀圖顯示。或者，可以將中頻頻譜與保存的頻率掃描結果一起顯示。接收頻率可以耦合到標記的位置，在頻率掃描期間該標記被放置在檢測到的EMI信號峰值上（標記跟蹤功能）。

圖4：在分析儀模式下顯示寬帶干擾 - 在本例中，由EMI抑制差的電機引起。黃色軌跡表示當前頻譜，藍色軌跡表示Max. Hold。

圖5：在余輝模式下同一電機的干擾頻譜。這里，第二個脈沖型干擾清晰可見，而在分析儀模式下不能識別出它，因為它隱藏在寬帶干擾中。

這是接近和評估頻譜中最高峰的簡單方法（參閱圖6）。中頻頻譜還提供有關測量信道周圍頻譜占用的詳細概覽和已調(diào)制信號的頻譜分布信息。任何收到的信號都可以快速分類為干擾信號或想要的信號。頻譜的視覺評估有助于將接收機精確調(diào)諧到所需的頻率?？梢酝瑫r激活AM或FM音頻解調(diào)，從而更容易識別檢測到的信號，例如為了識別和排除開放區(qū)域測量中的環(huán)境干擾。

圖6：耦合到頻率掃描（下屏 ）的中頻頻譜（上屏）顯示。掃描軌跡上的實際標記位置決定接收頻率和中頻頻譜的中心頻率（標記跟蹤功能）。

V. 只需按下按鈕的自動化測試序列

執(zhí)行干擾測量的標準方法是將采用峰值和平均值加權的快速預覽測量與在臨界頻率上采用CISPR要求的檢波器加權進行的最終測量相結合。對于這種方法，R&S ESR提供了在商業(yè)標準中定義的預編限值線的選擇，用于產(chǎn)品輻射測量。將限值線與預覽測量結果比較，這些結果是用傳統(tǒng)步進頻率掃描獲得的，或者是以極高的速度，采用可選的快速時域掃描獲得的。然后，測試接收機根據(jù)用戶定義的準則識別臨界頻率，并用表格（峰值列表）進行呈現(xiàn)。自動測試序列可以在觸摸屏上快速、輕松配置（參閱圖7），并且按下按鈕即可執(zhí)行。

對于電力線上的干擾電壓測量，R&S ESR能夠通過它的AUX端口控制羅德與施瓦茨公司的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡（LISN）。所有相線的測量都可完全自動執(zhí)行。這確保了最高干擾電平能夠可靠地被檢測到。

VI. 符合標準的頻譜分析儀 - 用于并超越EMI 測量

R&S ESR包含了功能強大的R&S FSV信號與頻譜分析儀。組合了EMI 測試接收機和頻譜分析儀的功能，它成為能提供多種能力的儀器。首先，R&S ESR執(zhí)行快速診斷測量，以便在不同開發(fā)階段確定和分析產(chǎn)品的EMI特性- 可使用或不使用預選器。第二，R&S ESR可用于在射頻開發(fā)實驗室內(nèi)執(zhí)行大量標準測量。額外的測量功能，例如鄰道功率（ACP）、三階截止點（TOI）和占用帶寬（OBW），以及統(tǒng)計功能（APD、CCDF），將該儀器的應用范圍擴展到遠超出EMI 測量范疇。

圖7：R&S ESR允許用戶快速、輕松配置自動測試序列（預覽測量/數(shù)據(jù)精簡/最終測量），按下按鈕即可執(zhí)行。最終測量也可以交互進行。

對于頻譜分析儀模式下的電磁干擾測量，R&S ESR提供多達16個標記，它們可以放置在干擾頻譜的臨界頻率上。這些標記可與CISPR檢測器相配合，從而能夠與相關限值線比較。頻譜也可沿對數(shù)頻率軸顯示。在臨界頻率上測量到的電平以表格形式列出（參閱圖8）。

VII. 觸摸屏：無與倫比的輕松操作

R&S ESR不僅提供出色的功能，易于操作和清晰的結構化用戶界面也為其加分不少。各種測量模式明顯分開，按下按鈕即可切換操作模式。用戶可直接在觸摸屏上輕松配置復雜的測量和自動測試序列。R&S EMC32軟件可用于遠程控制R&S ESR，并將其集成到用于自動化測試程序的復雜EMC測量系統(tǒng)中。

圖8： 分析儀模式下使用頻率掃描（最大200,001點）和對數(shù)刻度進行的干擾頻譜預覽測量，以及使用要求的CISPR檢波器和限值線檢查的最終測量。

VIII.結論：EMI 測試接收機性能的一個新次元

新型R&S ESR不僅在測量速度方面，而且在其診斷能力方面（它開辟了高度通用的應用）優(yōu)于所有現(xiàn)有的EMI測試接收機。R&S ESR可輕松執(zhí)行符合EN/ CISPR/FCC標準的認證測量（傳導和輻射），以及在家用電器、多媒體設備、照明設備、工業(yè)或醫(yī)療應用設備開發(fā)過程中的EMI分析。在汽車行業(yè)，R&S ESR是符合汽車制造商指南要求的車輛和配件認證測試的理想選擇，借助其可選的直流電源它也適合移動測量應用。