作者：Paris Akhshi,PhD, Keysight Technologies

今天，快節(jié)奏的商業(yè)環(huán)境和開發(fā)周期使得具有稿測試效率、高吞吐量和精確測量的電磁兼容（EMC）測量設(shè)施成為當(dāng)務(wù)之急。EMC測試必須滿足EMC監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定的嚴(yán)格規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如國際無線電干擾委員會（CISPR）和軍事標(biāo)準(zhǔn)，如MIL-STD-461。

EMC測試確保設(shè)備將按照設(shè)計運行，不會發(fā)出可能影響其他設(shè)備性能的輻射。EMC測試需要詳細(xì)和嚴(yán)格的方法，以確保準(zhǔn)確測量所有的輻射。然而，漫長的測試時間減少了測試設(shè)施的可用性，限制了可以認(rèn)證的設(shè)備數(shù)量，減少了測試服務(wù)獲得的收入。為在不增加新的測試點的情況下增加收入，需要簡化EMC產(chǎn)品測試周期——設(shè)置、掃描、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)和天線高度調(diào)整時間，以增加現(xiàn)有測試設(shè)施的吞吐量。

時域掃描縮短測試時間

為了確保脈沖信號得到正確的表征，商業(yè)和軍事測試標(biāo)準(zhǔn)要求對每個信號進(jìn)行特定的測量或駐留一定時間。在頻域測試時，必須在單個分辨率帶寬內(nèi)收集數(shù)據(jù)。使用時域掃描（TDS）技術(shù)通過減少接收機(jī)的掃描時間來縮短整個測試周期，同時滿足要求的駐留時間。通過TDS，快速傅里葉變換（FFT）同時分析一系列頻率的發(fā)射，覆蓋多個分辨率帶寬，以減少接收機(jī)的掃描時間（見圖1）。TDS的FFT采集帶寬可以從1Hz到10MHz以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CISPR和軍事標(biāo)準(zhǔn)要求的分辨率帶寬。接收及獲取數(shù)據(jù)后，立即將其處理為適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管帶寬，以確保測量符合監(jiān)管要求。

圖1頻域掃描依次測量單個分辨率帶寬（a），而時域掃描在FFT采集帶寬內(nèi)測量多個分辨率帶寬（b）。

比較這兩種技術(shù)，頻域掃描要求接收機(jī)在每次測量所需的分辨率帶寬上停留。TDS通過對FFT采集帶寬內(nèi)的所有數(shù)據(jù)應(yīng)用一次監(jiān)管停留時間來節(jié)省測量時間。使用TDS可以節(jié)省時間，因為更寬的采集帶寬需要更少的頻率步驟來覆蓋整個感興趣的頻段，這與步進(jìn)式頻域掃描不同。本地振蕩器（LO）頻率隨每一頻率步長而變化：步長越少，LO重鎖時間越短。

計算FFT通常需要超過90%的高重疊度，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的幅度測量。與頻域掃描儀不同，由于中頻（IF）效應(yīng)，TDS接收機(jī)的幅度精度隨頻率波動，必須保持在規(guī)范要求之內(nèi)。時域中高度的FFT重疊確保了對脈沖信號的精確測量。

TDS的采集帶寬必須考慮到微波和射頻預(yù)選器的帶寬。預(yù)選器濾波器在測量脈沖性信號時改善了接收機(jī)第一混頻器的動態(tài)范圍。TDS通過調(diào)整整個FFT采集帶寬的幅度與頻率響應(yīng)來補(bǔ)償預(yù)選器的邊帶響應(yīng)。另外，最大FFT采集帶寬可以減小，這樣FFT幅度與頻率的影響就不會明顯改變預(yù)選器的幅度與頻率響應(yīng)。

加速的時域掃描進(jìn)一步提高了吞吐量

高性能電磁干擾（EMI）接收機(jī)的進(jìn)步使單個FFT采集的帶寬在標(biāo)準(zhǔn)TDS中可達(dá)59MHz，在加速TDS中可達(dá)350MHz（見圖2）。每個FFT采集的最大帶寬可以根據(jù)混頻器輸出的中頻濾波器來確定。對于標(biāo)準(zhǔn)和加速的TDS，中頻可以實現(xiàn)可選擇的中頻帶寬，最高可達(dá)350 MHz。高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）可以對中頻信號進(jìn)行大帶寬數(shù)字化處理。短時間FFT（STFFT）處理器可以在一次采集中分析多達(dá)16000個頻率點，以支持寬FFT跨度，這比傳統(tǒng)的EMI接收機(jī)好得多。

圖2高性能的EMI接收機(jī)

加速TDS在每次FFT采集中訪問高達(dá)350MHz的帶寬，以顯著提高測試吞吐量。舉例來說，非加速TDS通常需要大約25次FFT采集來掃描30MHz和1GHz之間的CISPR頻段C/D，這比傳統(tǒng)的步進(jìn)式掃描快得多。加速TDS通常在相同的頻率范圍內(nèi)不需要超過三次采集，并允許比傳統(tǒng)TDS的掃描速度快8倍。

在EMC測試實驗室中，預(yù)掃描輻射發(fā)射需要相當(dāng)長的時間才能進(jìn)行最終的一致性測量。加速TDS減少了每個被測設(shè)備（DUT）的這種預(yù)掃描測量時間。例如，帶有加速TDS的EMI接收機(jī)可以將掃描時間減少到30秒以內(nèi)，這比步進(jìn)式掃描時間快5000倍以上（見表1）。此外，加速TDS可以在實時掃描測量過程中比傳統(tǒng)方法增加數(shù)據(jù)采集帶寬，在一個片段中分析高達(dá)350 MHz的數(shù)據(jù)頻譜，以進(jìn)行準(zhǔn)確的EMC診斷。

最大限度地發(fā)揮測量潛力

在容量有限的測試設(shè)施中，TDS通過減少整個測量時間，顯著提高了吞吐量，為引進(jìn)新產(chǎn)品和創(chuàng)造額外收入提供了機(jī)會。加速TDS可以實現(xiàn)更快的測量，進(jìn)一步減少EMC測試時間，以認(rèn)證更多的設(shè)備，加快新產(chǎn)品上市的速度。

成功的電磁兼容性測試工具能夠在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)更多的測量，同時確保符合EMI標(biāo)準(zhǔn)。一個提供標(biāo)準(zhǔn)和加速TDS功能的EMI接收機(jī)和診斷信號分析儀為測試實驗室提供了這種能力。加速TDS在測量脈沖重復(fù)頻率（PRF）≥10 Hz和帶寬為350 MHz的信號時提供最快的吞吐量。這些能力提高了吞吐量，即使面對最具挑戰(zhàn)性的低占空比EMI問題。一個準(zhǔn)確的、可重復(fù)的和可靠的EMI接收機(jī)確保了在實驗室和工作臺上測試的信心。

審核編輯：郭婷