A. multisim中的频谱分析仪如何使用
对于初学者来说,可以先看一下模拟频谱分析仪的。主要学下几个按键:扫宽、参考电平、频率中心。你也可以到我网站上再找找其他相关的使用说明。 频谱分析仪的使用方法 频谱分析仪的使用方法(第一页) 13MHz信号。一般情况下,可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否,以及信号的幅度是否正常,然而,却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常,用频率计可以确定13MHz电路信号的有无,以及信号的频率是否准确,但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而,使用频谱分析仪可迎刃而解,因为频谱分析仪既可检查信号的有无,又可判断信号的频率是否准确,还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号,特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。 另外,数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的,所以在待机状态下,频率计很难测到射频电路中的信号,对于这一点,应用频谱分析仪不难做到。 一、使用前须知 在使用频谱分析仪之前,有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念,下面作一简要介绍。 1.分贝(dB) 分贝是增益的一种电量单位,常用来表示放大器的放大能力、衰减量等,表示的是一个相对量,分贝对功率、电压、电流的定义如下: 分贝数:101g(dB) 分贝数=201g(dB) 分贝数=201g(dB) 例如:A功率比B功率大一倍,那么,101gA/B=10182’3dB,也就是说,A功率比B功率大3dB, 2.分贝毫瓦(dBm) 分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为: 分贝毫瓦=101g(dBm) 例如,如果发射功率为lmw,则按dBm进行折算后应为:101glmw/1mw=0dBm。如果发射功率为40mw,则10g40w/1mw--46dBm。
B. 请教各位大侠,multisim频谱仪如何使用
对于初学者来说,可以先看一下模拟频谱分析仪的。主要学下几个按键:扫宽、参考电平、频率中心。你也可以到我网站上再找找其他相关的使用说明。
频谱分析仪的使用方法
频谱分析仪的使用方法(第一页)
13MHz信号。一般情况下,可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否,以及信号的幅度是否正常,然而,却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常,用频率计可以确定13MHz电路信号的有无,以及信号的频率是否准确,但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而,使用频谱分析仪可迎刃而解,因为频谱分析仪既可检查信号的有无,又可判断信号的频率是否准确,还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号,特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。
另外,数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的,所以在待机状态下,频率计很难测到射频电路中的信号,对于这一点,应用频谱分析仪不难做到。
一、使用前须知
在使用频谱分析仪之前,有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念,下面作一简要介绍。
1.分贝(dB)
分贝是增益的一种电量单位,常用来表示放大器的放大能力、衰减量等,表示的是一个相对量,分贝对功率、电压、电流的定义如下:
分贝数:101g(dB)
分贝数=201g(dB)
分贝数=201g(dB)
例如:A功率比B功率大一倍,那么,101gA/B=10182’3dB,也就是说,A功率比B功率大3dB,
2.分贝毫瓦(dBm)
分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位,计算公式为:
分贝毫瓦=101g(dBm)
例如,如果发射功率为lmw,则按dBm进行折算后应为:101glmw/1mw=0dBm。如果发射功率为40mw,则10g40w/1mw--46dBm。
C. 音频分析仪使用方法
音频是多媒体中的一种重要媒体。SYS-2722音频分析仪我们能够听见的音频信号的频率范围大约是20Hz-2OkHz,其中语音大约分布在300Hz-4kHz之内,而音乐和其他自然声响是全范围分布的。声音经过模拟设备记录或再生,成为模拟音频,再经数字化成为数字音频。这里所说的音频分析就是以数字音频信号为分析对象,以数字信号处理为分析手段,提取信号在时域、频域内一系列特性的过程。各种特定频率范围的音频分析有各自不同的应用领域。例如,对于300-4kHz之间的语音信号的分析主要应用于语音识别,其用途是确定语音内容或判断说话者的身份;而对于20-20kHz之间的全范围的语音信号分析则可以用来衡量各类音频设备的性能。所谓音频设备就是将实际的声音拾取到将声音播放出来的全部过程中需要用到的各类电子设备,例如话筒、功率放大器、扬声器等,衡量音频设备的主要技术指标有频率响应特性、谐波失真、信噪比、动态范围等。
D. 如何使用频谱分析仪
频谱仪的参数设置背后有其依据,想学习如何使用频谱仪,得从频谱仪构造原理了解。简单介绍一下我们技术团队总结的检波器选择:
设置当前测量的检波方式,同时将检波方式应用于当前迹线。可选的检波器类型包括:正峰值、负峰值、标准、抽样、有效值平均或电压平均。
1. 正峰值
对于迹线上的每一个点,正峰值检波显示对应时间间隔内的采样数据中的最大值。
2. 负峰值
对于迹线上的每一个点,负峰值检波显示对应时间间隔内的采样数据中的最小值。
3. 标准检波
标准检波(也称正态检波或rosenfell检波)依次选取采样数据段中的最大值和最小值显示,即对于迹线上每一个奇数号点,显示采样数据的最小值,对于迹线上每一个偶数号点,显示采样数据的最大值。使用标准检波可直观地观察信号的幅度变化范围。
4. 抽样检波
对于迹线上的每一个点,抽样检波显示对应时间间隔中心时间点对应的瞬态电平。抽样检波适用于噪声或类似噪声信号。
5. 有效值平均
对于每一个数据点,检波器对相应时间间隔内的采样数据做均方根计算(见公式(2-8)),显示计算结果。有效值平均检波可以抑制噪声,观察弱信号。
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E. 电子测量仪器万能表的使用方法是什么
一、频谱分析仪的使用
频谱分析仪在频域信号分析、测试、研究、维修中有着广泛的应用。它能同时测量信号的幅度及频率,测试比较多路的信号及分析信号的组成,还可测试手机逻辑和射频电路的信号。例如:逻辑电路的控制信号、基带信号,射频电路的本振信号、中频信号、发射信号等。
二、LCR参数测试仪的使用
电感、电容、电阻参数测量仪,不仅能自动判断元件性质,而且能将符号图形显示出来,并显示出其值。还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Cp、Cs、Kp、Ks等参数,且显示出等效电路图形。
三、集成电路测试仪的使用
集成电路测试仪可对TI1、PM0S、CM0S数字集成电路功能和参数进行测试,还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。
(5)klippel电声分析仪使用方法扩展阅读
万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。
万用表是电子测试领域最基本的工具,也是一种使用广泛的测试仪器。万用表又叫多用表、三用表(A,V,Ω也即电流,电压,电阻三用)、复用表、万能表,万用表分为指针式万用表和数字万用表,还有一种带示波器功能的示波万用表,
是一种多功能、多量程的测量仪表。一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等,
有的还可以测交流电流、电容量、电感量、温度及半导体(二极管、三极管)的一些参数。数字式万用表已成为主流,已经取代模拟式仪表。与模拟式仪表相比,数字式仪表灵敏度高,精确度高,显示清晰,过载能力强,便于携带,使用也更方便简单。
F. 助听器主要电声特性指标和测试方法有哪些
助听器主要电声特性指标和测试方法:
一、饱和声压级(SSPL)是指助听器放大电路处于饱和状态时,耦合腔测得的声压极。
二、输入声压级为90dBSPL的输出声压极(OSPL90)是指将助听器增益调至满挡,输入声压级为90dBSPL时在耦合腔中产生的声压级。在此测试条件下几乎所有的助听器都达到饱和状态,因此常用OSPL90的测量结果等效SSPL的测量结果。一般用最大OSPL90及1.6kHz OSPL90来描述助听器的最大输出能力。这个数据对听力学家来说很重要,因为它提示了助听器的输出功率是否够大,同时确认该输出没有超过患者的响度不适阈。如果助听器具有限幅电路,当电路开启时OSPL90的测试值会有所降低。
三:满挡声增益:输入60dBSPL纯音,助听器在声耦合腔中产生的声压级与测试点处声压级之差。用于描述放大电路的最大放大能力,它要求电路不能饱和,输入输出曲线基本为线性。如果60dBSPL的输入声已使输入输出曲线饱和则应使用50dB SPL的输入声。对于采用宽动态压缩技术的助听器应采用50dBSPL输入声。一般用最大满挡声增益和1.6kHz处的满挡声增益来描述助听器的放大能力。在增益测试中测试信号的强度必须大于噪声10dB。
四、参考测试频率和参考测试增益:
1、测试频率一般取1.6kHz,对于高音调助听器应采用2.5kHz,但应在测试报告中注明。
2、测试增益是在参考测试频率处,将60dBSPL的纯音输入助听器,调节助听器增益,使声耦合腔中的声压级为OSPL90以下15dB时助听器的增益。若所提供的增益达不到,则采用参考频率满挡声增益以下7dB的增益为参考测试增益。
3、测试增益是衡量助听器有效功率大小的一个重要指标。频率范围、总谐波失真、等效输入噪声、电池电流等助听器电声及电气性能指标,均是在参考测试增益下测得的。参考测试增益是建立在保证助听器音质前提下的增益。它结合了OSPL90及满挡声增益。虽然许多助听器满挡声增益很高,但是参考测试增益却不大,原因是受到授话器输出能力的限制,OSPL90较小。
五、频率相应特性(简称频响特性):
1、频率相应曲线 是指在恒定的自由场输入声压级时,助听器在耦合腔中产生的声压级随频率变化的函数曲线。
2、基本频率相应曲线 输入60dBSPL纯音,在参考测试自由控制位置所测得的频率相应曲线。
3、频率范围 在基本频率相应曲线上,以1kHz、1.6kHz、2.5Hz三个频率描述对应的增益平均值(HFA增益)作一水平线,下移20dB再作一条平行线,该平行线与基本频率相应曲线的两个交点,即为助听器频率范围的低频限与高频限。一般以低频限小于200Hz。高频限大于6kHz为佳。
六、输入-输出曲线:在参考测试增益下,参考测试频率所对应的输入声压级与输出声压级变化关系,单位均为dB。
七、总谐波失真:由于助听器互调失真不明显,因此国际标准对助听器非线性失真的规定仅限于总谐波失真,总谐波失真中以二次及三次谐波失真为主,一般以500Hz、800Hz、1.6kHz,70dB的纯音输入信号来测量助听器的总谐波失真。总谐波失真是衡量助听器的重要指标。助听器厂家一般规定总谐波失真不大于15%,小于3%是助听器的理想目标。
八、等效输入噪声:
1、该参数反映了助听器的内部噪声。一般等效输出噪声要求控制在35dBSPL以下。简便测试方法为,在参考成为市增益下的参考测试频率(或HFA)处,通常为1.6kHz,输入声压级为60dB的纯音,测出助听器的输出声级Ls。关闭声源,测出助听器内部噪声的输出声压级L2。等效输入噪声级LN=L2-(LS-60dB)。
2、等效输入噪声的测量要求测试环境较为安静,因为如果环境噪声大,在关闭声源时测得的L2就大,那么等效输入噪声级LN也相应增大。该指标对听力损失较为严重的患者意义不大。
九、电池电流:
1、测试方法为在参考测试增益下,在参考测试频率处,输入60dBSPL纯音,测量此时的电池电流。该指标反映了助听器在较低言语环境下的耗电程度。
2、电池电流的大小与助听器功率、放大器线路、授话器型号等有关,同等功率的全数字助听器比线性助听器电池电流要大,因为全数字助听器即使在安静环境下也要进行大量计算。
十、在声频磁场内的最大感应拾音线圈灵敏度:
1、该指标反映了具有感应拾音线圈的助听器拾取磁场信号的能力。
2、测试程序:将助听器调至满挡增益,调节磁场频率至参考测试频率,调节磁场强度输入至10Ma/m,然后将助听器朝向最大拾音灵敏度方向,测量声耦合腔中的输出声压级即为助听器在声频磁场内的最大感应拾音线圈灵敏度。灵敏度以磁场强度为1mA/m的输出声压级表达。
十一、自动增益控制助听器的输入-输出曲线、上升时间、恢复时间测试:具有自动增益控制功能的助听器还应测量其输入-输出曲线、上升时间、恢复时间。
1、输入-输出曲线:在某一规定频率,输出声压级与输入声压级的函数关系,单位为dB。从输入-输出曲线上可看出自动增益的起控点(也就是拐点,图4-10所示的80dB),压缩比——△输入声压级/△输出声压极。事实上,具有宽动态增益控制的助听器具有两个拐点——压缩低限与高限。因此,以前的测试标准已不能满足目前助听器的要求。
2、上升时间:当输入信号声压级突然增加到所规定的分贝数时的瞬间,到带自动增益控制的助听器输出声压级稳定在已提高后的稳态声压级,其偏差在±2dB内的瞬间的间隔时间。
3、恢复时间:当输入信号声压级突然降低到较低声压级的瞬间,到到自动增益控制的助听器输出声压级稳定到较低的稳态声压级,其偏差在±2dB内的瞬间的间隔时间。
G. 光谱分析仪的使用方法
使用方法:开机步骤
1、开光谱仪电源
2、开计算机电源
3、在文件管理器中用鼠标指按UV WinLab图标,此时出现UV WinLab的应用窗口,仪器已准备好,可选用适当方法进行分析操作。
一、方法:在分析中必须对分光光度计设定一些必要的参数,这些参数的组合就形成一个“方法”。Lambda系列UV WinLab软件预设四类常用方法。
1)扫描(SCAN),用以进行光谱扫描。
2)时间驱动(TIME DRIVER),用以观察一定时间内某种特定波长处纵坐标值的变化,如酶动力学。
3)波长编程(WP)用以在多个波长下测定样品在一定时间内的纵坐标值变化,并可以计算这些纵坐标值的差或比值。
4)浓度(CONC)用以建立标准曲线并测定浓度。
2.1 进入所需方法,在方法窗口中选择所需方法的文件名。
二、方法的设定
扫描、波长编程及时间驱动各项方法可根据显示的参数表,逐项按需要选用或填入,并可参考提示。
浓度
浓度方法窗口下方标签较多,说明做浓度测定时需要参数较多。用鼠标指按每一标签,可翻出下页,其上有一些需要测定的参数。必须逐页设定。
三、工具条
1)SETUP
当所需的各项参数都已在参数中设好后,必须用鼠标指按SETUP,才能将仪器调整到所设状态。
2)AUTOZERO 用鼠标指按此键,分光光度计即进行调零(在光谱扫描中则进行基线校正)。
3)START 用鼠标指按此键,光度计即开始运行所设定的方法。
四、方法运行
1)扫描,时间驱动,波长编程方法选好后,先放入参比溶液,按AUTOZERO键,进行自自动校零或背景校正结束后再放入样品,按START,分光光度计即开始进行,同时屏幕上出现图形窗口,将结果显示出来。
2)浓度
3)制订标准曲线
(1)方法选好后,确认各项数据正确,特别是REFS页中第一行要选中右上角的“edit mode”。再放入参比溶液,按AUTOZERO键自动校零或背景校正。
(2)按setup,待该图标消失后,再按“start”,按提示依次放入标准色列的各管溶液,每次都按提示进行操作。
(3)标准色列测定完毕后,屏幕上出现calibgraphwindow,显示拟合的标准线,并标出各项标准管的位置,屏幕下方还有一条ConcentraTIon mode的对话框,可以用来修改拟合的曲线类型(按 change calbraTIon),或修改标准溶液的任何一管(replace),或取消某一管(delete),或增加标准溶液管数(add)。如过已经满意,则按analyse sample键,进入样品测定窗口。
(4)标准曲线有关的各项数据,均在calibresultwindow中,可用鼠标将其调出观察。其中包括每个标准溶液的具体数据,标准曲线的回程方程式,相关系数,残差。
五、样品浓度测定
刚制定好的标准曲线接着进行样品浓度测定时
1)只需在concentraTIon mode对话框按analyse sample键,进入样品测定窗口。
2 )按设定的样品顺序放入各样品管,每次按提示进行操作。
3 )屏幕上出现结果窗口,结果数据将依次显示在样品表中的相应位置。
(1)利用原有的标准曲线接着进行样品浓度测定时
(2)调出所测定样品的浓度方法文件,首先调出refs页,将原设edit mode选项取消,改设左上角的using exiting calibration。重新将方法存盘,则今后再调用时即不需再作修改。
(3) 在sample页中按要求重设各种样品名称机样品信息。
(4)按工具条中setup键,将主机设到该方法所设定的条件。
(5)将参比溶液放入比色室,按autozero键做背景校零。
(6) 按start键,按设定的样品顺序放入各样品管,每次按提示进行操作。
(7) 屏幕上出现结果窗口,结果数据将依次显示在样品表中相应位置。
六、关机
1)将方法及数据存盘
2)关闭方法窗
3)退出UV WinLab
4) 取出样品及参比溶液
5)清洁光谱仪,特别是样品室
6)关闭光谱电源
7)关闭计算机电源
根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器:新型光谱仪器是建立在调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器。调制光谱仪是非空间分光的,它采用圆孔进光根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪,衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪.光学多道OMA(Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理,存储诸功能于一体。由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大改善了工作条件,提高了工作效率:使用OMA分析光谱,测盆准确迅速,方便,且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机,绘图仪输出.目前,它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测。
光谱分析仪的分析原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽中待测元素的基态原子所吸收,由发射光谱被减弱的程度,进而求得样品中待测元素的含量,它符合郎珀-比尔定律 A= -lg I/I o= -LgT = KCL 式中I为透射光强度,I0为发射光强度,T为透射比,L为光通过原子化器光程由于L是不变值所以A=KC。
物理原理
任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成的,原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级,因此,一个原子核可以具有多种能级状态。
能量最低的能级状态称为基态能级(E0=0),其余能级称为激发态能级,而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下,原子处于基态,核外电子在各自能量最低的轨道上运动。
如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子,当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差E时,该原子将吸收这一特征波长的光,外层电子由基态跃迁到相应的激发态,而产生原子吸收光谱。
电子跃迁到较高能级以后处于激发态,但激发态电子是不稳定的,大约经过10^-8秒以后,激发态电子将返回基态或其它较低能级,并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去,这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量,而原子发射光谱过程则释放辐射能量。
H. 关于电子测试
1.频谱分析仪的使用
1.1 频谱分析仪的原理
频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机,它的原理图如图1所示。
图1 频谱分析仪的原理框图
频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混频,当混频的频率等于中频时,这个信号可以通过中频放大器,被放大后,进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大,然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化,因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时,屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度,将不同频率上信号的幅度记录下来,就得到了被测信号的频谱。
根据这个频谱,就能够知道被测设备是否有超过标准规定的干扰发射,或产生干扰的信号频率是多少。
1.2 频谱分析仪的使用方法
要获得正确的测量结果,必须正确地操作频谱分析仪。本节简单介绍频谱分析仪的使用方法。正确使用频谱分析仪的关键是正确设置频谱分析仪的各个参数。下面解释频谱分析仪中主要参数的意义和设置方法。
频率扫描范围:
规定了频谱分析仪扫描频率的上限和下限。通过调整扫描频率范围,可以对感兴趣的频率进行细致的观察。扫描频率范围越宽,则扫描一遍所需要时间越长,频谱上各点的测量精度越低,因此,在可能的情况下,尽量使用较小的频率范围。在设置这个参数时,可以通过设置扫描开始频率和终止频率来确定,例如:start frequency = 1MHz, stop frequency = 11MHz。也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定,例如:center frequency = 6MHz, span = 10MHz。这两种设置的结果是一样的。
中频分辨带宽:
规定了频谱分析仪的中频带宽,这项指标决定了仪器的选择性和扫描时间。调整分辨带宽可以达到两个目的,一个是提高仪器的选择性,以便对频率相距很近的两个信号进行区别。另一个目的是提高仪器的灵敏度。因为任何电路都有热噪声,这些噪声会将微弱信号淹没,而使仪器无法观察微弱信号。噪声的幅度与仪器的通频带宽成正比,带宽越宽,则噪声越大。因此减小仪器的分辨带宽可以减小仪器本身的噪声,从而增强对微弱信号的检测能力。
分辨带宽一般以3dB带宽来表示。当分辨带宽变化时,屏幕上显示的信号幅度可能会发变化。若测量信号的带宽大于通频带带宽,则当带宽增加时,由于通过中频放大器的信号总能量增加,显示幅度会有所增加。若测量信号的带宽小于通频带宽,如对于单根谱线的信号,则不管分辨带宽怎样变化,显示信号的幅度都不会发生变化。 信号带宽超过中频带宽的信号称为宽带信号,信号带宽小于中频带宽的信号称为窄带信号。根据信号是宽带信号还是窄带信号能够有效地定位干扰源。
扫描时间:
仪器接收的信号从扫描频率范围的最低端扫描到最高端所使用的时间叫做扫描时间。扫描时间与扫描频率范围是相匹配的。如果扫描时间过短,测量到的信号幅度比实际的信号幅度要小。
视频带宽:
视频带宽的作用与中频带宽相同,可以减小仪器本身的带内噪声,从而提高仪器对微弱信号的检测能力。
2.用频谱分析仪分析干扰的来源
2.1 根据干扰信号的频率确定干扰源
在解决电磁干扰问题时,最重要的一个问题是判断干扰的来源,只有准确将干扰源定位后,才能够提出解决干扰的措施。根据信号的频率来确定干扰源是最简单的方法,因为在信号的所有特征中,频率特征是最稳定的,并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。因此,只要知道了干扰信号的频率,就能够推测出干扰是哪个部位产生的。
对于电磁干扰信号,由于其幅度往往远小于正常工作信号,因此用示波器很难测量到干扰信号的频率。特别是当较小的干扰信号叠加在较大的工作信号上时,示波器无法与干扰信号同步,因此不可能得到准确的干扰信号频率。
而用频谱分析仪做这种测量是十分简单的。由于频谱分析仪的中频带宽较窄,因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉,精确地测量出干扰信号频率,从而判断产生干扰信号的电路。
2.2 根据干扰信号的带宽确定干扰源
判断干扰信号的带宽也是判断干扰源的有效方法。例如,在一个宽带源的发射中可能存在一个单个高强度信号,如果能够判断这个高强度信号是窄带信号,则它不可能是从宽带发射源产生的。干扰源可能是电源中的振荡器,或工作不稳定的电路,或谐振电路。当在仪器的通频带中只有一根谱线时,就可以断定这个信号是窄带信号。
根据傅立叶变换,单根的谱线所对应的信号是周期信号。因此,当遇到单根谱线时,就要将注意力集中到电路中的周期信号电路上。
3.用近场测试方法确定辐射源
除了上述的根据信号特征判断干扰源的方法以外,在近场区查找辐射源可以直接发现干扰源。在近场区查找辐射源的工具有近场探头和电流卡钳。检查电缆上的发射源要使用电流卡钳,检查机箱缝隙的泄漏要使用近场探头。
3.1 电流卡钳与近场探头
电流探头是利用变压器原理制造的能够检测导线上电流的传感器。当电流探头卡在被测导线上时,导线相当于变压器的初级,探头中的线圈相当于变压器的次级。导线上的信号电流在电流探头的线圈上感应出电流,在仪器的输入端产生电压。于是频谱分析仪的屏幕上就可以看到干扰信号的频谱。仪器上读到的电压值与导线中的电流值通过传输阻抗换算。传输阻抗定义为:仪器50? 输入阻抗上感应的电压与导线中的电流之比。对于一个具体的探头,可以从厂家提供的探头说明书中查到它的转移阻抗ZT。因此,导线中的电流等于:
I = V / ZT
如果公式中的所有物理量都用dB表示,则直接相减。
对于机箱的泄漏,要用近场探头进行探测。近场探头可以看成是很小的环形天线。由于它很小,因此灵敏度很低,仅能对近场的辐射源进行探测。这样有利于对辐射源进行精确定位。由于近场探头的灵敏度较低,因此在使用时要与前置放大器配套使用。
3.2 用电流卡钳检测共模电流
设备产生辐射的主要原因之一是电缆上有共模电流。因此当设备或系统有超标发射时,首先应该怀疑的就是设备上外拖的各种电缆。这些电缆包括电源线电缆和设备之间的互连电缆。
将电流探头卡在电缆上,这时由于探头同时卡住了信号线和回流线,因此差模电流不会感应出电压,仪器上读出的电压仅代表共模电流。
测量共模电流时,最好在屏蔽室中进行。如果不在屏蔽室中,周围环境中的电磁场会在电缆上感应出电流,造成误判断。因此应首先将设备的电源断开,在设备没有加电的状态下测量电缆上的背景电流,并记录下来,以便与设备加电后测量的结果进行比较,排除背景的影响。
如果在用天线进行测量时将频谱分析仪的扫描频率局限感兴趣的频率周围很小的范围内,则可以排除环境中的干扰。
3.3 用近场探头检测机箱的泄漏
如果设备上外拖电缆上没有较强的共模电流,就要检查设备机箱上是否有电磁泄漏。检查机箱泄漏的工具是近场探头。将近场探头靠近机箱上的接缝和开口处,观察频谱分析仪上是否有感兴趣的信号出现。一般由于探头的灵敏度较低,即使用了放大器,很弱的信号在探头中感应的电压也很低,因此在测量时要将频谱分析仪的灵敏度调得尽量高。根据前面的讨论,减小频谱分析仪的分辨带宽能够提高仪器的灵敏度。但是要注意的是,当分辨带宽很窄时,扫描时间会变得很长。为了缩短扫描时间,提高检测效率,应该使频谱分析仪的扫描频率范围尽量小。因此一般在用近场探头检测机箱泄漏时,都是首先用天线测出泄漏信号的精确频率,然后使仪器用尽量小的扫描频率范围覆盖住这个干扰频率。这样做的另一个好处是不会将背景干扰误判为泄漏信号。
对于机箱而言,靠近滤波器安装位置的缝隙是最容易产生电磁泄漏的。因为滤波器将信号线上的干扰信号旁路到机箱上,在机箱上形成较强的干扰电流,这些电流流过缝隙时,就会在缝隙处产生电磁泄漏。
4.容易犯的错误
当设备不能满足有关的电磁兼容标准时,就要对设备产生超标发射的原因进行调查,然后进行排除。在这个过程中,经常发现许多人经过长时间的努力,仍然没有排除故障。造成这种情况的原因是诊断工作陷入了“死循环”。这种情况可以用下面的例子说明。
假设一个系统在测试时出现了超标发射,使系统不能满足电磁兼容标准中对电磁辐射的限制。经过初步调查,原因可能有4个,它们分别是:
主机与键盘之间的互连电缆(电缆1)上的共模电流产生的辐射
主机与打印机之间的互连电缆(电缆2)上的共模电流产生的辐射
机箱面板与机箱基体之间的缝隙(开口1)产生的泄漏
某显示窗口(开口2)产生泄漏
在诊断时,首先在电缆1上套一个铁氧体磁环,以减小共模辐射,结果发现频谱仪屏幕上显示的信号并没有明显减小。于是试验人员认为电缆1不是一个主要的泄漏源,将铁氧体磁环取下,套在电缆2上,结果发现频谱仪屏幕上显示的信号还没有明显减小。结果试验人员得出结论,电缆不是泄漏源。
于是再对机箱上的泄漏进行检查。用屏蔽胶带将开口1堵上,发现频谱仪屏幕上显示的信号没有明显减小。试验人员认为开口1不是主要泄漏源,将屏蔽胶带取下,堵到开口2上。结果频谱仪上的显示信号还没有减小。试验人员一筹莫展。之所以会发生这个问题,是因为试验人员忽视了频谱分析仪上显示的信号幅度是以dB为单位显示的。下面我们看一下为什么会有这种现象。
假设这4个泄漏源所占的成分各占1/4,并且在每个辐射源上采取的措施能够将这个辐射源完全抑制掉。则我们采取以上4个措施中的一个时,频谱仪上显示信号降低的幅度ΔA为:
ΔA = 20 lg ( 4 / 3 ) = 2.5 dB
幅度减小这么少,显然是微不足道的。但这却已经将泄漏减少了25%。
正确的方法是,当对一个可能的泄漏源采取了抑制措施后,即使没有明显的改善,也不要将这个措施去掉,继续对可能的泄漏源采取措施。当采取到某个措施时,如果干扰幅度降低很多,并不一定说明这个泄漏源是主要的,而仅说明这个干扰源是最后一个。按照这个步骤对4个泄漏源逐个处理的结果如图1所示。
在前面的叙述中,我们假定对某个泄漏源采取措施后,这个泄漏源被100%消除掉,如果这样,当最后一个泄漏源去掉后,电磁干扰的减小应为无限大。实际这是不可能的。我们在采取任何一个措施时,都不可能将干扰源100%消除。泄漏源去掉的程度可以是99% ,或99.9% ,甚至99.99以上,而决不可能是100% !所以当最后一个泄漏源去掉后,尽管改善很大,但仍是有限值。
当设备完全符合有关的规定后,如果为了降低产品成本,减少不必要的器件,可以将采取的措施逐个去掉。首先应该考虑去掉的是成本较高器件/材料,或在正式产品上难于实现的措施。如果去掉后,产品的电磁发射并没有超标,就可以去掉这个措施。通过试验,使产品成本降到最低。
图 2 抑制4个泄漏源时干扰幅度的变化
5.产品电磁兼容测试诊断步骤
图3给出了一个设备或系统的电磁干扰发射与故障分析步骤,按照这个步骤进行可以提高测试诊断的效率。
图3 电磁兼容测试诊断步骤
关于图3的说明如下:
电磁兼容测试一般首先测量干扰发射,因为干扰发射的试验费用一般比敏感度试验费用低。另外当设备的干扰发射能够满足要求时,往往敏感度也不会有大的问题。因为几乎所有的解决干扰发射的措施同样对改善敏感度有效。
测量干扰发射时要先测量传导发射,不仅要在标准规定的频率范围内测量,还要对更高的频率进行摸底测量。当电源线上有较强的干扰电流时,要先解决这个问题。因为这些传导干扰电流会借助导线的天线作用产生辐射,导致辐射发射不合格。
当传导发射完全合格后,再进行辐射发射测试。对于辐射发射不合格的频率,要记录下精确频率,便于在用近场探头查找问题时,将频谱分析仪的扫描范围设置在干扰频率附近。
I. 电子测量仪器的使用方法
电子测量仪器的种类很多,没有具体指出哪种仪器,也不好回答,不过可上网查查。