知用（CYBERTEK）接收機通過時域技術提高測試速度

簡介

       電磁兼容性 (EMC) 測試需要詳細且準確的方法，以保證所有的傳導和輻射都能被準確測量。過長的測試時間影響了工程師的工作效率，延遲了產品投放市場的時間，無形中大大增加了研發成本。更重要的是傳統的接收機的測試速度太慢，無法對很多短時工作的設備就是準確的EMI測試。

       本文為您介紹CYBERTEK頻譜重疊 FFT時域掃描的概念，解決掃描速度和測量時間的矛盾

時域掃描減少總體測試時間

       商業測試標準和特殊行業測試標準都要求對于每個信號達到一定的測量時間，即駐留時間(dwell time)，以確保脈沖信號被正確的表征。時域掃描技術能減少接收機的掃描時間，同時保持所需的駐留時間。基于 CISPR 標準的商業測試要求預掃描駐留時間大到1秒鐘，對于幅度隨時間變化的輻射信號，終測量時要達到 15 秒鐘以上。而特殊行業標準 MIL- STD-461 的駐留時間根據頻率范圍不同為15ms或150ms。當所用的接收機采用基于步進式或掃描式本振的頻域掃描，在每個獨立分辨帶寬上收集數據時，所有駐留時間都要累加起來。

       CISPR 16-1-1:2010 版本接受時域掃描技術用于預掃描，如果你用到的CISPR16-1-1標準特別聲明使用該版本，則其終測量也可以采用時域掃描。 MIL-STD-461標準允許任何方式的測量，只要能夠達到標準的要求。

時域掃描的工作原理

       時域掃描通過使用FFT頻譜高度重疊技術來減少接收機的掃描時間，它可以在包含多個分辨帶寬的頻率掃寬內同時收集輻射數據(圖1)。相反，頻域掃描是在每個分辨帶寬分別收集收據。用于時域掃描的FFT采集帶寬的范圍，從1MHz到10MHz甚至更大，比CISPR和MIL標準要求的分辨帶寬明顯加寬。接收機在更寬的采集帶寬中收集數據，按規范的帶寬進行處理，保證測量滿足規范要求。因為在給定的FFT采集帶寬內，采集一次數據僅需要按規范要求的時間駐留一次，和頻域掃描的每個分辨帶寬都要求駐留一次的時間相比，時域掃描節省了測量時間。

圖 1.分辨率帶寬和FFT采集帶寬的比較

       另一方面的時間節省，是通過掃描同樣的頻段范圍使用更寬的采集帶寬，減少頻率步進數來實現的。每個頻率步進都需要本振調整頻率—更少的步進數，總體的本振重新鎖定時間就更少。

       時域掃描測量必須符合CISPR 16-1-1:2010和MIL-STD-461標準的幅度精度的要求。為滿足所需的幅度精度，設計者采用FFT頻譜高度重疊(90%)進行計算。此外，EMI接收機必須在更寬的中頻采集帶寬上仍能保證幅度失真性能。

       時域上的FFT頻譜高度重疊，保證了脈沖信號被捕獲和測量。圖2a顯示了時域中一個脈沖信號,使用連續的或者低頻譜重疊 FFT。如果輸入信號出現 在FFT采集區間外，檢測的信號幅度可能降低甚至*丟失。圖2b顯示了時域中的脈沖信號,使用高度頻譜重疊 FFT。這種情況下，捕獲信號的可能性大大提高，并且得到正確的峰值幅度。

圖2a.使用連續窗的傳統嚴格采樣FFT可能丟失輸入脈沖信號

圖2b.在時域使用FFT頻譜高度重疊技術的測量增加了信號截獲概率，使幅度測量的扇形誤差小化

減少預掃描的時間 : 從數小時到數分鐘

兼容性測試中需要占用測試實驗室時間(測試能力受限因素)的主要因素是:

² 被測設備(EUT)的搭建和拆除

² 確定可疑頻率的預掃描測量，包括天線的移動和轉臺的旋轉次數和接收機預掃描次數

² 終測量,包括天線的移動和轉臺的旋轉次數和對每個頻率接機測量的次數報告生成時間沒有包括進來，因為這一工作不需要在實驗室完成，可以在其他地方完成。

       被測設備(EUT)搭建和拆除的時間根據EUT種類有很大不同，范圍可能從不到一小時直到將近一天，甚至更長。天線移動時間與設備廠商相關，通常每個天線位置是5秒鐘。轉臺運動時間也與設備廠商相關，通常范圍是1-2 RPM。本文中假設為5秒鐘每15度(degree)旋轉。終測量時間變化更大，取決于可疑信號列表中的頻率數目，以及每個頻率需要的駐留時間量。

       時域掃描在預掃描中顯著節省了時間(在終測量前收集可疑信號)，因為這一過程中，接收機在整個測量頻段上調諧。例如,依據 CISPR 16-2-3: 2010,ed.3.1, section 7.6.6 規定的方法收集可疑信號頻率，臺每旋轉 15 度，對于接收機天線的兩個極化方向，都需要做一次掃描，總共是48次接收機掃描。此外，對于不同的天線高度也需要進行掃描。本例假設有3個高度需要測量，這樣就總共有48*3=144次接收機掃描。

       要測量30MHz到1GHz范圍的輻射，生成一個可疑信號列表，預掃描時采用峰值檢波器，每個分辨帶寬4個測量點(本例中對于120 kHz CISPR分辨帶寬，即每30kHz一次測量 )，每個點要求10ms駐留時間。對于頻域掃描，一般商用接收機每次掃描時間大約323秒，這導致總體預掃描的掃描時間大約是12個小時!

       而采用知用的時域掃描的接收機,EM5080B EMI 接收機完成每次掃描時間大約15秒鐘，總體預掃描的時間減少到36分鐘以下，顯著節省了大量測試時間。注意在這兩種情況下，完成144次掃描需要的總的轉臺旋轉和天線移動的時間，大約都是12分鐘。

時域預掃描可以捕捉短時發生的EMI干擾

       很多電子設備的工作是短時間或則間歇的，持續時間可能只有幾秒到幾十秒，因此干擾也只有這樣的短時間。典型的短時或則間歇工作的設備如汽車的雨刷電機，啟動馬達，ABS，無線遙控器等等 同時對于很多瞬態、脈沖類干擾，傳統的接收機很難一次捕獲測量干擾信號的信息，比如開關電源產生的干擾信號時直接和負載狀態有關，通常是在一定電平下上下波動的，傳統的EMI接收機的掃描整個頻段的時間太長高達幾分鐘到幾小時，無法捕捉到大的干擾信號。

       CYBERTEK時域掃描接收機可以連續監測10M帶寬內的短時干擾信號，解決客戶的測試難點。

為時域掃描選擇正確的接收機

       時域掃描速度取決于接收機的架構。使用更大的采集帶寬可以達到更快的速度，但是預選器帶寬增大減小了接收機的脈沖動態范圍，因為更多的脈沖信號能量進入到下變頻器鏈路。當然，過載電平的降低可以使用額外的輸入衰減值來補償，而代價是損失了測量靈敏度。深圳知用EM5080B EMI接收機同時提供出色的過載保護和快速時域掃描，成為任何兼容性測試實驗室的選擇。通過使用一系列窄帶射頻預選濾波器，它提供了相當別的脈沖過載保護。

總結

       時域掃描技術，通過減少總體測量測試時間，顯著提升了EMC測試實驗室的測試吞吐量。這方面的時間節省，有助于提高業務收入，縮短由于實驗室測試容量限制的新產品推出時間。盡管節省的時間隨測量要求有所變化，但對于符合商業標準的測量，時域掃描仍然能夠減少若干小時的測量時間。時域掃描技術適用于需要轉臺旋轉和天線高度調整的預掃描過程，為終測量確定一個可疑頻率信號列表。