原创 采用频谱分析仪进行ＥＭＩ测试和诊断（上）

近期在深圳、北京讲课，我们在培训现场用频谱仪对产品进行EMI分析，通过分析大家对EMI的产生源头、耦合途径、EMI元器件滤波效果、地分割都有直观的了解。但有些学员对频谱仪还不太了解，这里转贴一篇文章共同学习一下！希望对大家有些帮助！

　　频谱分析仪是电磁干扰（ＥＭＩ）的测试、诊断和故障检修中用途最广的一种工具。频谱分析仪在ＥＭＩ应用的广阔范围内作为诊断测试仪器的多用性。　　

对于一个ＥＭＣ工程师来说，频谱分析仪最重要的用途之一是测试商用和军用电磁发射，其他用途包括对以下内容的评估：

　　材料的屏蔽效能；

　　仪器机箱的屏蔽效能；

　　较大的试验室或测试室的屏蔽效能；

　　电源线滤波器的衰减特性；

　　此外频谱分析仪在从事场地勘测中也很有用。

频谱分析仪对于一个电磁兼容（ＥＭＣ）工程师来说就象一位数字电路设计工程师手中的逻辑分析仪一样重要。频谱分析仪的宽频率范围、带宽可选性和宽范围扫描ＣＲＴ显示使得它在几乎每一个ＥＭＣ测试应用中都可大显身手。

辐射发射测量　　

    频谱分析仪是测试设备辐射发射必不可少的工具，它与适当的接口相连就可用于军用和／或商用ＥＭＩ自动测量。比如说，一台频谱分析仪与一台计算机（如ＩＢＭ　ＰＣ）相连，就可以在对应的频率范围内把发射数据制成图和／或表。虽然ＥＭＩ测量接收机也可用于自动测试系统，但在故障的诊断和检修阶段频谱分析仪则显得更优越。据我的经验，大多数情况下被测设备在第一次测试时都不能满足人们的期望值，因此，诊断电磁干扰源并指出辐射发射区域就显得很迫切。在ＥＭＩ辐射发射测试的故障检修方面，有时可能想要设置足够宽的频率范围以使得辐射发射要的频谱范围以外的频谱也包括在内。用频谱分析仪，ＥＭＣ工程师就可以观察到比用一台典型的ＥＭＩ测试接收机可观察到的更宽的频谱范围。另一种常用技术是观察特殊宽带天线频率范围。包括所有校正因子在内的频谱图也同时被显示在频谱分析仪的ＣＲＴ上，显示的幅值单位与分析仪上的单位相一致，通常是dBm。这样，测试人员可在ＣＲＴ上监测发射电平，一旦超过限值，就会被立刻发现。这在故障检修中极其有用。这种特性使得人们在屏蔽被测产品的同时观察频谱仪的屏蔽并可立刻获得反馈信息。在快速进行滤波、屏蔽和接地操作时同样可做以上尝试。频谱分析仪的最大保持波形存储以及双重跟踪特性也可用于观察操作前后的ＥＭＩ电平的变化。　　

    许多频谱分析仪是便携式的，可以方便地移入测试室内以对被测产品进行连续观察。测试人员可以用电场或磁场探头探测被测设备泄漏区域。通常这些区域包括如，箱体接缝，ＣＲＴ前面板、接口线缆、键盘线缆、键盘、电源线和箱体开口部位等，探头也可深入被测设备的箱体内进行探测。为了确切指出最大辐射区域，要求探头灵敏度不要太高，通常，一段小线头与一同轴线缆一起放入ＢＮＣ管式连接器内就够用了。此外，应注意在探头探测过程中频谱分析仪上所显示的近场测试值可能会较大，但这不一定就是远场辐射的主要原因。（例如将探头放在振荡部件的上方，频谱仪上将显示大量的振荡频率谐波。）但如果电路经过屏蔽、滤波并且／或其导线很短，这将不成问题。对于一个产品，我们所关注的包括以下几个方面：导线是否较长，带状线缆是否未经屏蔽、是否存在接地回路、视频电路是否未经屏蔽、导线在输出端是否未经滤波或导线是否靠近箱体接缝。诊断出问题区域后，就可以进行修补措施：通常是综合运用屏蔽、滤波、接地和搭接。　　

    频谱分析仪的另一个重要的诊断用途是确定发射的特性。例如一个信号根据它被确定为宽带或窄带的不同而选用不同的限值。确定宽窄带的方法有好几种，其中有：

改变带宽法　　

   通过改变频谱分析仪分辨带宽，信号的幅值可能也可能不发生变化。一个真正的窄带或连续波信号的幅值将不发生变化。由持续时间为零、幅值无限大的脉冲产生的纯宽带发射，将产生量值为２０log（ＢＷ１／ＢＷ２）的变化。然而在确定发射是宽带还是窄带的过程中，实际上是允许与理想情况的偏差存在的。测试人员在使用这种方法时不可避免地要运用较好的工程经验进行判断。峰值／平均值比较法　　同带宽改变法相似，这种方法是以信号幅值的变化为基础的。窄带信号的幅值电平在采用峰值或平均值检波时基本保持不变，而宽带信号在用平均值检波时幅值将变小。

视频滤波法

　　视频滤波有助于观察宽带噪声中是否有窄带信号。滤波使得宽带减弱，而窄带幅值电平保持不变。变换扫描时间法　　这种方法可用于在频谱分析仪显示器上观测一组脉冲。频谱仪每格间隔的宽度应设置得使谱线间的间距可以被观察到。通过改变频谱仪的扫描时间，谱线的间隔可能变也可能不变。如果屏蔽上间隔宽度保持不变，则信号是窄带的。如果间隔宽度改变了，则信号被认为是宽带的。

调谐测试法

　　在使用适当的分辨带宽的情况下，窄带信号实际上是相对于频谱仪而言是窄的。因此，当改变或调谐频率峰值标记时窄带信号的幅值将或左或右地明显偏离窄带信号的峰值。当最大峰值的变化大于３dＢ／两个脉冲带宽频变时，则信号被认为是窄带信号，否则被认为是宽带的。