接收機(jī)與頻譜分析儀的差異

　　——EMC測量設(shè)備的選擇

　　在EMC測試設(shè)備選型時(shí)，常遇到這樣的問題：EMI接收機(jī)與頻譜儀到底有何不同，為何EMI測試要選用接收機(jī)?本文依據(jù)CISPR16-1(GB/T6113)和GJB152，對于接收機(jī)的測試原理進(jìn)行剖析，分析接收機(jī)與頻譜測試設(shè)備的選擇提供參考。

　　1、接收機(jī)和頻譜分析儀的原理差異

　　頻譜分析儀是當(dāng)前頻譜分析的主要工具，尤其是掃頻外差式頻譜分析儀是當(dāng)今頻譜儀的主流，應(yīng)用掃頻測量技術(shù)，通過掃頻信號源得到外差信號進(jìn)行頻域動態(tài)分析。

　　接收機(jī)是進(jìn)行EMC測試的主要工具，以點(diǎn)頻法為基礎(chǔ)，應(yīng)用本振調(diào)諧的原理測試相應(yīng)頻點(diǎn)的電平值。接收機(jī)的掃描模式應(yīng)當(dāng)是以步進(jìn)點(diǎn)頻調(diào)諧的方式得到的。

　　1.1　基本原理圖

　　根據(jù)工作原理，頻譜分析儀和接收機(jī)可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。外差式分析是當(dāng)前使用最為廣泛的接收和分析方法。下面就外差式頻譜分析儀與接收機(jī)之間的主要差別作一分析。

　　從原理圖上看，頻譜儀與接收機(jī)類似，但是頻譜儀與接收機(jī)在以下幾方面差別較大：前端預(yù)選器;本振信號掃描;中頻濾波器;雜散信號和精度。

　　1.2　輸入RF信號的前端處理

　　接收機(jī)與頻譜儀在輸入端對信號進(jìn)行的處理是不同的。

　　頻譜儀的信號輸入端通常有一組較為簡單的低通濾波器，而接收機(jī)要采用對寬帶信號有較強(qiáng)的抗擾能力的預(yù)選器。通常包括一組固定帶通濾波器和一組跟蹤濾波器，完成對信號的預(yù)選。

　　由于RF信號的諧波、交調(diào)和其它雜散信號的影響，造成頻譜儀和接收機(jī)測試誤差。相對于頻譜儀而言，接收機(jī)需要更高的精度，這要求在接收機(jī)的前端比普通頻譜儀多出一個(gè)預(yù)選器，提高選擇性。

　　接收機(jī)的選擇性在GB/T6113(CISPR16)中有明確規(guī)定。

　　1.3　本振信號的調(diào)節(jié)

　　現(xiàn)在的EMC測量，人們不止要求能手動調(diào)諧搜索頻率點(diǎn)，也需要快速直觀觀察EUT的頻率電平特性。這就是要求本振信號既能測試規(guī)定的頻率點(diǎn)，也能夠在一定頻率范圍掃描。

　　頻譜儀是通過掃頻信號源實(shí)現(xiàn)掃頻測量的。通常通過斜波或鋸齒波信號控制掃頻信號源，在預(yù)設(shè)的頻率跨度內(nèi)掃描，獲得期望的混頻輸出信號。

　　接收機(jī)的頻率掃描是步進(jìn)的，離散的，是離散的點(diǎn)頻測試。接收機(jī)按照操作者預(yù)先設(shè)定的頻率間隔，通過處理器的控制，在每一個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行電平測量，顯示的測試結(jié)果曲線實(shí)際是單個(gè)點(diǎn)頻測試的的結(jié)果。

　　1.4　中頻濾波器

　　頻譜儀和接收機(jī)的中頻濾波器的帶寬是不同的。

　　通常定義頻譜儀分辨率帶寬是幅頻特性的3dB帶寬，而接收機(jī)的中頻帶寬是幅頻特性的6dB帶寬。當(dāng)頻譜儀與接收機(jī)設(shè)定相同級別的帶寬時(shí)，它們對信號的實(shí)際測試值是不同的。

　　從頻譜儀和接收機(jī)中頻濾波器的幅頻特性可以看出，當(dāng)頻譜儀3dB帶寬B3與接收機(jī)6dB帶寬B6值設(shè)為一樣時(shí)，實(shí)際通過兩種濾波器的信號幅頻特性是不一樣的。依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)，無論是民用還是部隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)，帶寬均應(yīng)為6dB。

　　1.5　檢波器

　　依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)，要求測試接收機(jī)帶有峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器，通用頻譜分析儀一般帶有峰值和平均值檢波器，沒有準(zhǔn)峰值檢波器，而EMC標(biāo)準(zhǔn)中限值通常包括準(zhǔn)峰值限值。

　　1.6　精度

　　從接收機(jī)對信號的處理方式以及EMC測試要求看，接收機(jī)要比頻譜儀有更高的精度，更低的亂真響應(yīng)。

　　2　接收機(jī)與頻譜分析儀在EMC測試應(yīng)用的差異

　　在目前的市場上，我們可以見到一些通過頻譜分析儀改造而來的接收機(jī)，如果應(yīng)用它們進(jìn)行測試，必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。對于民用EMC測試，測量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)為CISPR16-1(GB/T6113)。對于部隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)測試，測量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是GJB152(MIL-STD462)。

　　我們可以總結(jié)出下面一個(gè)簡單的公式：

　　通用頻譜儀+預(yù)選器+6dB中頻濾波器，三種檢波器+點(diǎn)頻測試功能+高精度信號處理=接收機(jī)

　　在公式左邊各項(xiàng)并非簡單羅列，每項(xiàng)都有特殊要求，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)原理，在使用中必須依據(jù)儀器生產(chǎn)商的說明進(jìn)行操作，才能達(dá)到相應(yīng)要求。

　　2.1　預(yù)選器

　　頻段的選擇必須依據(jù)生產(chǎn)商的說明，如果掃描跨度設(shè)置不合適，預(yù)選器中的固定濾波器和跟隨濾波器就無法正常工作。

　　2.2　點(diǎn)頻測試和檢波器

　　在依據(jù)EMC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試時(shí)，許多情況下需要對某些固定的頻率點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)測試。例如，許多測試工程師在進(jìn)行輻射干擾測試時(shí)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要選擇合適的頻率點(diǎn)，進(jìn)行轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動和天線的升降，實(shí)時(shí)快速觀察和記錄該點(diǎn)的電平值。在這種情況下，具有點(diǎn)頻測試功能的接收機(jī)能夠方便準(zhǔn)確地完成，而通用頻譜分析儀無法準(zhǔn)確實(shí)時(shí)測試單一頻點(diǎn)的電平變化，EMI測試用頻譜分析儀必須有增加的功能，能夠在掃描跨度(SPAN)為零時(shí)，快速準(zhǔn)確的進(jìn)行測試，不止是峰值顯示，同時(shí)要有準(zhǔn)峰值和平均值。

　　依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CISPR16-1，對峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器作脈沖響應(yīng)測試時(shí)，接收機(jī)可以對單一頻率進(jìn)行點(diǎn)頻監(jiān)測，判斷其是否符合標(biāo)準(zhǔn)，而通用頻譜儀完成這種測量是很困難的。脈沖響應(yīng)測量是判斷接收機(jī)合適與否的一個(gè)重要指標(biāo)，不符合標(biāo)準(zhǔn)的僅能作為預(yù)測試設(shè)備。

　　3　結(jié)論

　　依據(jù)本文對頻譜分析儀和接收機(jī)所作的原理分析，針對EMC測試設(shè)計(jì)的接收機(jī)是適合判定和認(rèn)證測試的最好選擇。許多預(yù)測試儀器，如頻譜分析儀內(nèi)置6dB中頻帶寬、準(zhǔn)峰值和平均值檢波器，或頻譜分析儀外加預(yù)選器，都無法達(dá)到接收機(jī)的要求，只可以用于工廠預(yù)測試。

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