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1、电磁兼容测试EMI接收机,Xiphosura 2010-12-8,电磁兼容测试（1/2）,电磁兼容测试是验证电子设备电磁兼容性设计的合理性及最终评价电子设备质量的手段。 目的就是要找出干扰源的干扰特性和被干扰对象的抗干扰能力以利于采取相应的措施解决问题。,电磁兼容测试(2/2),电磁兼容性测试可以分为两大类 对电磁干扰发射的测量 对设备抗扰度的测量,电子元器件和设备在各种电磁环境中传导和辐射发射量的测量 各种信号传输方式下干扰传递特性的测量,对自电源线、信号线、地线等注入的干扰的传导敏感度测量 对电磁场辐射干扰的辐射敏感度测量和电磁屏蔽效果测量 对静电放电干扰的敏感度测量,电磁兼容测试设备(1
2、/1),在电磁兼容性的测试中，除通用的测量探头（传感器）外，还需要用很多的专用仪器和设备。 电磁兼容研究中，有关电磁干扰信号测试技术主要分为时域测量和频域测量两大类,EMI接收机(1/16),EMI接收机也叫电磁干扰测量仪是电磁兼容性测试中应用最广、最基本的测量仪器。 EMI接收机是测量干扰发射的一个主要仪器。它实质上是一种选频测量仪，它能将由传感器输入的干扰信号中预先设定的频率分量以一定通频带选择出来，予以现实和记录，连续改变设定频率便能得到该信号的频谱。 可以把EMI接收机看作是一个可调谐的，可改变频率的，可精密测量幅度的电压计。,EMI接收机(2/16),EMI接收机组成原理框图,EMI
3、接收机(3/16),工作原理,EMI接收机测量信号时，先将仪器调谐于某个测量频率fi，该频率经高频衰减器和高频放大器后进入混频器，与本地振荡器的频率f1混频，产生很多混频信号。经过中频滤波器后仅得到中频fo=f1fi。中频信号经中频衰减器、中频放大器后由包络检波器进行检波，滤去中频，得到低频信号A(t)。对A(t)再进一步进行加权检波，根据需要选择检波器，得到A(t)的峰值、有效值、平均值或准峰值。这些值经低频放大后可推动电表指示或在数码管屏幕显示出来。 EMI接收机测量的是输入到其端口的信号电压，为测场强或干扰电流需借助一个换能器，在其转换系数的帮助下，将测到的端口电压变换成场强(单位u V
4、m或dB Vm)、电流(单位A，dB u A)或功率(单位w，dBmW)。换能器依测量对象的不同可以是天线、电流探头、功率吸收钳或电源阻抗稳定网络等。,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,可将外部进来的过大的信号或干扰电平衰减，调节衰减量大小，保证输入电平在测量可测范围之内，同时也可避免过电压或过电流造成测量接收机的损坏。电磁干扰测量仪无自动增益控制功能，用宽带衰减器改变量程，它的目的是客观的测定和反映其输入端信号的大小,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,接收机采用的预选器为带通滤波器，以抑制镜像干扰和互调干扰，改善接收机的信噪比，提高总机灵敏度。,EMI接收机(4/16),各部
5、分功能介绍,测量接收机本身提供的内部标准信号发生器，它提供一种具有特殊形状的窄脉冲，能保证在干扰仪工作频段内有均匀的频谱密度。它可随时对接收机的增益进行自校，以保证测量值的准确。普通接收机不具有标准信号发生器。,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,利用选频放大原理，仅选择所需的测量信号进入下级电路，而外来的各种杂散信号(包括镜像频率信号、中频信号、交调谐波信号等)均排除在外。,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,将来自高频放大器的高频信号和来自本地振荡器的信号合成产生一个差频信号输入中频放大器，由于差频信号的频率远低于高频信号频率，使中频放大器增益得以提高。,EMI接收机(4/16
6、),各部分功能介绍,提供一个频率稳定的高频振荡信号，即扫频源,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,由于中频放大器的调谐电路可提供严格的频带宽度，有能获得较高的增益，因此可保证接收机的总选择性和总机灵敏度,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,EMI接收机的检波方式与普通接收机有很大差异。EMI接收机除可接收正弦波信号外，更常用于接收脉冲干扰信号，因此接收机除具有平均值检波功能外还增加了峰值检波和准峰值检波功能。,EMI接收机(4/16),各部分功能介绍,早期接收机采用表头指示电磁干扰电平，并用扬声器播放于扰信号的声响。近几年以广泛采用液晶数字显示代替表头指示，具备程控接口，使测量数据
7、可存储在计算机中进行处理或打印出来供查阅。,EMI接收机(5/16),EMI接收机的检波方式,(1)平均值检波 其最大特点是检波器的充放电时间常数相同，特别适用于对连续波的测量。积分时间常数很长，可以达到秒级。 (2) 峰值检波 它的充电时间常数很小（100ns），即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值。当中频信号消失后，由于电路的放电时间常数很大（可达100s），检波的输出电压可以在很长一段时间内保持在峰值上。 峰值检波的特点首先在军用设备的骚扰发射实验中被优先采用，因为很多军用装各只要单次脉冲激励就可以造成爆炸或数字设备的误动作，而无需象音响设备那样讲究时间的积累。,EMI接收机(6/16)
8、,EMI接收机的检波方式,(3)准峰值检波 这种检波器的充电时间常数介于平均值与峰值之间（充电时间常数约为1ms，放电时间常数约为160ms），在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关，又与脉冲重复频率有关，其输出与干扰对听觉造成的效果一致。因为早期CISPR研究的干扰就是广播系统中的干扰，由于准峰值检波器很适合描述无线电干扰噪声的特性，所以CISPR的出版物中推荐使用准峰值检波器。 (4)有效值检波 随机噪声是指某些电子元器件工作时发出的噪声，在信息传输过程中，因串扰等引起的噪声。其特点是杂乱无章，有些随机噪声(如热噪声、散粒噪声等)服从正态分布规律。对它们来说，峰值是无价值的。因此通常采用
9、有效值和平均值检波。 在EMI测试中，有效值检波用的最少。,EMI接收机(7/16),EMI接收机的检波方式的比较,峰值检波无法区别,平均值检波无法区别,EMI接收机(8/16),准峰值测量的主要问题,用准峰值检波方式进行测试的主要问题是测量时间长。下表为准峰值检波和峰值检波的测试时间比较。,EMI接收机(9/16),准峰值测量的改进措施,由于准峰值测量占用的时间比较长，测试的效率比较低，作为改进，实用中常用峰值检波器做第一轮测试，因为这三种检波当中，用峰值检波得到的测量值应当最高。如果首轮测量值比标准给定的准峰值和平均值都要低的话，则以后的实验不用进行，便能判定实验己通过。如果峰值测试中有部
10、分测量值高于标准规定准峰值和平均值，则就取超过部分的频段补做准峰值和平均值的测试，即使这样，整个测试时间也短于全部用准峰值和平均值的测试。,EMI接收机(10/16),准峰值测量的改进措施,EMI接收机(11/16),EMI接收机与频谱分析仪的比较,通过对EMI接收机的介绍，我们知道它和频谱分析仪有着相似的地方，就是都采用超外差式结构，都要显示各频率成分的幅度。但它们又有不同的地方，主要体现在以下方面： (1)接收机与频谱仪在输入端对信号进行的处理是不同的。 频谱仪的信号输入端通常有一组较为简单的低通滤波器，而接收机要采用对宽带信号有较强的抗扰能力的预选器。通常包括一组固定带通滤波器和一组跟踪
11、滤波器，完成对信号的预选。 (2)扫频信号不同。 频谱仪的扫频信号源通常是通过斜波或锯齿波信号控制扫频信号源实现的，频率的变化是连续的，在预设的频率跨度内扫描，获得期望的混频输出信号。 接收机的频率扫描是是离散的点频测试。接收机按照操作者预先设定的频率间隔，通过处理器的控制，在每一个频率点进行电平测量，显示的测试结果曲线实际是单个点频测试的结果。现在的EMC测量，人们不仅要求能手动调谐搜索频率点，也需要快速直观观察EUT的频率电平特性。这就是要求本振信号既能测试规定的频率点，也能够在一定频率范围扫描。这是频谱仪做不到的。,EMI接收机(12/16),EMI接收机与频谱分析仪的比较,(3)中频滤
12、波器带宽定义不同的 通常定义频谱仪分辨率带宽是幅频特性的3dB带宽，而接收机的中频带宽是幅频特性的6dB带宽。 (4)检波器不同。 频谱分析仪一般为峰值和平均值检波器。而接收机除此 之外，还带有准峰值检波器，有效值检波器。 (5)测试精度不同。 从接收机对信号的处理方式以及EMC测试要求看，接收机要比频谱仪有更高的精度，更低的乱真响应。,EMI接收机(13/16),EMI接收机与频谱分析仪的比较,根据上面的比较分析，我们可以总结出下面一个简单的公式： 通用频谱仪+预选器+6dB中频滤波器+三种检波器+点频测试功能+高精度信号处理=EMI接收机 这个公式形象的说明了频谱仪与EMI接收机的异同，但
13、应注意公式左边各项并非简单罗列，每项都有特殊要求。也就是说通过频谱分析仪改造而来的接收机，如果应用它们进行测试，必须符合相应的标准。不符合标准的仅能作为预测试设备。在目前的市场上，我们可以见到一些通过频谱分析仪改造而来的 接收机，如频谱分析仪内置6dB中频带宽、准峰值和平均值波器，或频谱分析仪外加预选器等，都无法完全达到接收机的要求，只可以用于工厂预测试。针对EMC测试设计的接收机是适合判定和认证测试的唯一选择。,EMI接收机(14/16),EMI接收机国内外状况简介,我们国内生产EMI测量仪器的生产厂只有杭州伏达，北京无线电二厂等少数几家。国外也只集中在少数几家公司如德国的R&S(罗德与施瓦茨 )公司、美国的依顿公司、泰克公司等。这些仪器大多较贵，尤其是国外的。国内的虽然相对便宜点，性能指标较国外的有相当大的差距，而且更重要的是国际上电磁兼容认证也一般只承认德国R&S公司生产的EMI仪器，我国电磁兼容认证也如此。 作为全球电磁兼容测试技术和设备的市场主导者，R&S公司可设计和提供遵循各种EMC标准的交钥匙系统，确保用户能得到一个先进、放心和称心的EMC实验室。国内主要EMC实验室均采用R&S公司的EMC测试系统。,EMI接收机(15/16),EMI接收机国内外状况简介,EMI接收机(16/16),EMI接收机国内外状况简介,END,
