使用实时频谱分析仪进行EMI调试
文章：Kenneth Wyatt
SSA3075X-R实时频谱分析仪配有40 MHz RT带宽和EMI选项。
数字电路可以产生广泛的谐波频率和频谱分析仪可以显示你的射频频谱(功率或电压)，相对频率。它们是EMC故障排除中必不可少的一种设备，但传统上，这些仪器一直是所有设备中最昂贵的一种。然而，一些制造商现在正在制造负担得起的高质量仪器，完全可以用于故障排除和预合规工作。
这两个rig和Siglent技术几年前和最近都发布了价格实惠的扫频分析仪，都发布了实时分析仪。
我有机会借用Siglent的新SSA3000x-R系列实时频谱分析仪（图1）最近，能够将其与SSA3032X扫除分析仪进行比较。它使用与扫除模型相同的紧凑型形式因素。审查的模型是他们的SSA3075x-R，可以从9 kHz到7.5 GHz;其他实时型号包括3.2和5 GHz的顶部频率。现在全部提供免费矢量网络分析仪（VNA）和到故障（DTF）测量的距离。前置放大器和跟踪发生器是标准的，EMI带宽和准峰值检测器功能是可选的（400美元），但建议使用。
图1以下是SIGLENT SSA3075x-R实时频谱分析仪，可用于EMI调试。
扫除或实时？
我们现在可以选择：频谱分析仪基本上存在两种类型的测量采集;席卷和实时。扫描分析仪与经典示波器非常相似，因为频率跨度是“扫描”在开始和停止频率之间的“扫描”，然后在一系列事件中分析和显示（扫描 - 分析/测量 - 显示），因此扫描之间存在一些死区虽然系统正在测量，处理数据并显示结果。
这种延迟可能会错过一些脉动或间歇频率捕获。另一方面，实时采集，在这样的快速进程中捕获并显示频率信息，它看起来好像显示在“实时”中显示捕获的数据。此快速采集取决于极其快速的A / D转换，同时FFT处理和功能强大的计算机处理器。一些更高定价的实时分析仪通常可以将脉冲的RF事件捕获到近1μs（具有100％的截距（POI）），并且对于显示间歇干扰或数字调制以及它们的特性非常有用。
如果您的产品包括无线，快速串行数据流，数字调制，或其他包括间歇性发射峰值，您可能希望考虑这些负担得起的实时频谱分析仪之一。
如上所述，实时频谱分析仪具有捕获短暂间歇信号的能力，并且非常适合捕获调制的无线或数字信号，以及通用EMI故障排除。例如，在2.4 GHz ISM频段内，您将看到整个扩频Wi-Fi信号，以及频率跳跃的蓝牙信号非常清楚。您甚至可以在同一通道上观察多个Wi-Fi接入点。正常的扫描频谱分析仪，这是不可能的。它们通常包括“瀑布”频率和幅度与时间的显示 - 一个非常强大的禁令工具，用于间歇性EMI问题。
几年前，我写了一个关于实时频谱分析仪的免费下载指南，其中更详细地介绍了扫频分析仪和实时分析仪之间的区别(参考文献2)。
用户界面: UI基本上和他们的扫掠模式一样，除了部分更加精致，现在有普通扫掠和实时模式的选择。能使用鼠标或键盘者优先。
展示：显示的基本布局是相同的，但使用的分辨率和字体更清晰。软键布置在左侧和左侧的用户模式。测量设置沿底部排列。可以使用“多点触控”鼠标或键盘来控制屏幕。
速度：实时模型很快！为了能够在近实时显示所获取的数据，内部处理速度必须使用可用的最快处理器，并显示。例如，将Swept和RT模型设置为相同的参数（跨度，RBW等），扫描模型显示出57ms的显示速度，而RT模型为4 ms（图2）。这是扫描速度的14倍。
图2扫描和实时分析仪的比较(都是扫描模式)显示了SSA3075X-R相对更快的扫描时间(57 ms vs 4 ms)。
RT带宽：基础型号配有25 MHz的RT带宽，对于大多数EMI分析而言，这是可以的。为了更严重的EMI分析，他们确实拥有40 MHz的RT带宽选项，额外的1,400美元，我推荐。
一般性能扫描分析仪和RT分析仪似乎具有相同的灵敏度。广告显示平均噪声水平(DANL)是-165 dBm/Hz。相位噪声小于-98 dBc/Hz，分辨率带宽(RBW)可以设置在1 Hz和3 MHz之间。振幅精度小于0.7 dB。对于100%的POI，实时捕获小于7.2 μs。
示例测量
测试1：嵌入式处理器数据
在这个测试中，我只是使用一个中型的Beehive Electronics H-field探针来测量典型的数字处理器总线活动，这是我最喜欢的一般PCB表征尺寸(图3.）。分析仪从10到50 MHz（40 MHz实时跨度）看，我们可以看到窄带和宽带EMI的组合。请注意，宽带总线噪声几乎覆盖所有窄带时钟谐波。
图3.使用实时模式捕获数字处理器数据总线EMI。
图4.在处理器总线EMI的这种屏幕截图中，薄的蓝线是扫描分析仪中的“MAX HOLD”等效，并表示测量的最大幅度。
图4.显示窄带时钟谐波和叠加数字总线噪声的更清晰的图像。薄的蓝线是最大宽带振幅的指示，根据固件编程，脉冲上下脉冲。请注意，在实时模式下，您可以清楚地观察窄带和宽带排放。
测试2：杂散振荡
实时频谱分析仪对于识别杂散或间歇性排放非常有用。在这种情况下，由于输出负载差相差（匹配差，我们从运行“Open Loop”的Op-AMP播放的广泛杂散振荡中放大图5.）。
图5.这是一个差端运放在其开环频率约为103兆赫兹时的杂散振荡的例子。
在这个例子中，在使用扫地分析仪时，杂散振荡不是那么明显。您还需要在Max保持模式下等待几秒钟以查看信封。这些杂散振荡通常在频率不稳定，并且可以通过触摸电路仅在频率中移动。
测试3：电机噪声
对于此测试，我将使用RF电流探头测量附加到一个DEMO板的一些电缆上的谐波电流，包括100 MHz时钟，以及一些数字处理。我还在使用相同电流探头添加具有PWM控制器的数字控制的直流刷电机。这将模拟多功能电路，并将显示窄带和宽带EMI（图6.）。
图6.现在我们正在使用电流探头来测量演示板的谐波电缆电流。我已经添加了一个PWM电机控制器，将一些宽带EMI添加到窄带谐波尖峰。
图7.显示组合窄带EMI和宽带电机噪声叠加的特写。请注意，宽带EMI完全覆盖了一些较低的窄带谐波，但由于我们处于实时模式，我们可以清楚地看到这些叠加的信号。
图7.该屏幕截图显示了组合的窄带谐波和宽带电机噪声。
请注意，电机噪音-特别是刷式电机-可以产生大量的宽带电磁干扰，高达1 GHz。由于测量之间的死区时间，使用扫频分析仪很难精确测量宽带电磁干扰。扫描分析仪的最大保持模式可以捕获这种宽带噪声，但你通常需要等待几分钟，直到包络完全填充，这最终掩盖了任何窄带发射。有时，这种宽带噪声可以完全掩盖窄频带谐波峰值。
如果您正在尝试在合规性测试实验室执行辐射排放测试，并且其扫描频谱分析仪遇到录制宽带EMI的突发，则可能表明失败。通过使用实时分析仪回到工作台，您将立即认识到问题，并且可以通过正常过滤或屏蔽提前解决。
SSA3075x-R实时分析仪（7.5 GHz）配备了40 MHz RT带宽和EMI选项，大约为12,200美元，与EMI选项为7,400美元的Shept SSA3075x（7.5 GHz）。仍有一些次要固件错误，应该在发布时清除。例如，跟踪＃1（屏幕上的黄色）在已保存的屏幕截图中显示为紫罗兰色。如果您必须处理间歇性EMI或数字调制，那么25 MHz RT带宽可能会为最小值，但建议为全部围绕EMI调试最适合40 MHz的RT带宽。
本文最初发布经济日报。
-Kenneth Wyatt.是Wyatt技术服务的总裁兼首席顾问。
参考文献
相关文章：