示波器可用于EMI排查吗?使用多个FFT

2014-09-12 10:11:28来源: ednchina
在这个关于EMI排查系列文章的第5部分中,我们将讨论示波器上的时间相关的选通FFT和多通道FFT分析的实际应用。

通常,远场测试仅被测设备合格或不合格进行评判。当涉及确定问题区域时它提供不了什么线索。对于发射源识别,关联能力是关键因素。使用示波器,与传统的频谱分析仪或测试接收机相比,工程师能够同时使用多达4条输入通道排查EMI,从而更好的进行分析和调查。

时间相关的FFT能够洞察干扰信号行为

定位辐射源是EMI故障分析或排查中最具挑战性的部分。EMI排查的一个特别有用方法是联合时域和频域进行分析,它揭示信号频谱如何随时间推移演变。这种分析方法常常用于识别复杂系统中的辐射源,在这样的系统中存在多个宽带源,如带DC-DC变换器的开关电源。

由于传统示波器和频谱分析仪一起使用需要复杂时间同步设置,在以前的EMI故障分析中,联合时间-频率分析是一项复杂技术。然而,随着现代配备强大FFT能力的示波器的出现,这种情况已经出现了较大的改观。

对示波器已获得的波形使用FFT没有同步问题和偏移校准问题(这些问题在过去采用多仪器设置或示波器配有射频信道时是存在的),因此不需要仔细校准。对捕获的波形使用多个选通FFT的能力使得有可能同时轻松监测在不同时间段辐射的射频频谱。

切换事件的不同时间段相关性

图1:在单个显示窗口中同时观察完整波形的FFT以及部分波形的选通FFT,这让同时监测到电源切换期间不同时间段的辐射射频频谱成为可能。在时域波形中,我们看到两个切换事件的频谱能量;一个覆盖更宽的带宽,另一个的能量聚集在大约160MHz左右。这对理解判断哪一个电源开关动作正在引起宽带噪声十分有用。
图1:在单个显示窗口中同时观察完整波形的FFT以及部分波形的选通FFT,这让同时监测到电源切换期间不同时间段的辐射射频频谱成为可能。在时域波形中,我们看到两个切换事件的频谱能量;一个覆盖更宽的带宽,另一个的能量聚集在大约160MHz左右。这对理解判断哪一个电源开关动作正在引起宽带噪声十分有用。

图2:时频域联合的方法容易区分窄带和宽带信号。图中,时域信号和频谱对应揭示出了两个开关事件FFT所对应的不同时域信号部分,分别用橙色、蓝色和红色突出显示。
图2:时频域联合的方法容易区分窄带和宽带信号。图中,时域信号和频谱对应揭示出了两个开关事件FFT所对应的不同时域信号部分,分别用橙色、蓝色和红色突出显示。

将干扰信号与时间、频谱、协议和总线进行关联

图3:多个FFT——采用多达4个FFT的多频谱视图,以及选通的FFT揭示相同信号不同部分中的信号频谱内容。在图中,当发送具有ID 0630ABCDH的CAN通信信号时,可以看到由此特定通信引起的辐射。在该通信活动之外的FFT段显示没有干扰。示波器的优点是它能够对这些通信信号触发以便进行稳定的分析。
图3:多个FFT——采用多达4个FFT的多频谱视图,以及选通的FFT揭示相同信号不同部分中的信号频谱内容。在图中,当发送具有ID 0630ABCDH的CAN通信信号时,可以看到由此特定通信引起的辐射。在该通信活动之外的FFT段显示没有干扰。示波器的优点是它能够对这些通信信号触发以便进行稳定的分析。

多个FFT重叠提供从未有过的排查潜力

示波器标准配置为2通道或4通道。采用应用到每个通道的FFT,会立即打开成功排查EMI故障的新天地。这基础上所提供的功能能够让人眼前一亮,包括在相同或不同组装板上跟踪关联辐射的能力,以及发现近场/远场转化因子的能力,而这些都是常规使用单台时域仪器或频谱仪所不能实现的。这就相当于使用4路同步的频谱分析仪进行EMI排查。然而,多通道间相互的隔离状态,尤其是当我们正在处理毫伏(mV)级小幅度近场探测信号时,需要我们多加考虑。在余下部分中,我们讨论一些如何高效使用多个FFT的例子。

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关键字:示波器  EMI  FFT

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0912/article_9509.html
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