一种实时频谱分析在EMI诊断中的实现

　　为帮助查看准峰值检波器与相关仪表组合的响应，图2把输入响应（重复脉冲，用蓝色表示）、得到的准峰值检波器响应（具有响应快、衰减慢的特点，用绿色表示）及检波器与仪表的综合响应（用红色表示）分开。

　　对于带有QP检波器的接收机上的常数指标，图3表明了CISPR 16-1-1标准描述的幅度和重复频率之间的关系。

　　 图2 对重复信号的准峰值响应

　　 图3 准峰值检波器的脉冲响应曲线

　　图4是峰值检波和QP检波实例。这里，峰值检波和QP检波中查看了8μs脉宽和10ms重复率的信号。得到的QP值比峰值低10.1dB.在测量被测设备的EMI时，通常会先测量峰值，找到超过或接近规定极限的问题区域。然后只在接近或超过限制的信号上进行速度较慢的准峰值测量。通常使用带有标准峰值检波器的频谱分析仪，迅速评估任何问题区域。

　　图4 峰值和准峰值检波对8μs脉宽和10ms重复率的信号的影响，准峰值比峰值低10.1dB

　　平均和视频滤波器

　　除QP检波外，实时频谱分析仪还支持CISPR规范中规定的峰值和均值检波器。峰值检波器检测信号包络的峰值，均值检波器计算包络的平均值。实时频谱分析仪能够从同一输入信号中同时测量QP、峰值和均值，以独一无二的方式了解DUT的信号特点。某些EMI测量指定了视频滤波器，视频滤波器是频谱分析仪中最早采用的方法，以降低测量噪声变化所产生的影响。视频滤波器一词源于最早的实现方案，即低通滤波器被放在检测到的输出与频谱分析仪CRT的Y轴模拟驱动输入之间。实时频谱分析仪和部分现代频谱分析仪采用数字技术来平滑信号上的噪声。

　　在大多数EMI测量中，视频滤波器指定为关闭，或视频滤波器指定为至少比测量的指定RBW高出三倍（参见表1）。

　　指定视频滤波器关闭（或不小于3倍RBW）的目的，是为了消除视频滤波器对检测到的信号的影响。图4是视频带宽（VBW）与RBW之比变化时视频带宽的影响。在VBW≥3*RBW或10*RBW（或失效）时，噪声标准偏差保持在5.4dB.在VBW=RBW时，例如在TELEC规范部分章节中，噪声变化降低到大约4.7dB.

　　EMI滤波器、检波器和平均算法的数字实现方案

　　标准的EMI滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。电源线是干扰传入设备和传出设备的主要途径，通过电源线，电网的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工作，同样设备产生的干扰也可能通过电源线传到电网上，干扰其他设备的正常工作。

　　检波器，是检出波动信号中某种有用信息的装置。用于识别波、振荡或信号存在或变化的器件。检波器通常用来提取所携带的信息。检波器分为包络检波器和同步检波器。前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调

　　对基于离散傅里叶变换（DFT）技术的频谱分析仪，通过对离散采集数据应用窗口功能，可以以数字方式执行滤波。采样率取决于要求的滤波器的带宽。在采样频率相同时，要求更多的样点来实现更小的滤波带宽。

　　实时频谱分析仪采用Kaiser窗口仿真EMI滤波器。窗口功能的频响幅度决定着IF滤波器形状，必须满足CISPR 16-1-1中规定的带通选择限制。

　　在实时频谱分析仪中，准峰值检波器使用数字滤波器实现。可以使用数字滤波器，如无穷脉冲响应（IIR）滤波器，仿真传统EMI接收机使用的RC充电电路和放电电路。这种临界阻尼表还可以建模为二阶数字IIR滤波器。仪表上显示的最大值取为准峰值检波器器值。

　　在实时频谱分析仪上，视频滤波器采用平均技术实现。使用的平均数量取决于选择的视频带宽及测量时使用的RBW.在使用VBW时，得到的测量分析长度取决于选择的VBW,如果在没有视频带宽时使用RBW,那么会比较长。实时频谱分析仪选择平均数量，实现与噪声变化对VBW/RBW曲线的良好相关性，如图5所示。