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EMI测量技术-频域测量带宽的选择

2009-10-29 17:33:42 栏目:通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词: EMI测量、频域测量带宽、RBW分辨率带宽、电磁兼容测试、CISPR16-1-1标准、GJB152A-97标准
内容摘要: EMI测量中频域测量带宽的选择直接影响测试精度与准确度。本文详解接收机与频谱仪的带宽要求,对比GJB152A-97军用标准与CISPR16-1-1国际标准的带宽规定,分析RBW设置对噪声电平、扫描速度及测量结果的影响,并提供实际测试中的优化建议。
AI 深度解读
电磁干扰(EMI)测试是电子产品上市前的关键环节,而测量带宽的选择是确保数据可比性与准确性的技术核心。本文从技术原理出发,区分了EMI接收机的中频带宽与频谱仪的分辨率带宽(RBW)概念,并系统梳理了我国军用标准与国际CISPR标准的差异——例如在30MHz-1GHz频段,军标要求100kHz而国际标准为120kHz,这种差异直接影响出口产品的合规性判定。文章通过GSM1800实测案例揭示:RBW过宽会抬升噪声电平(遵循10log规律),过窄则可能漏检弱信号;同时RBW与扫描速度存在平方反比关系,需在效率与精度间权衡。对于测试工程师而言,核心建议是优先遵循目标市场的强制标准设定RBW,仅在信号峰值稳定时才考虑微调以优化测试周期。这一技术细节对5G、物联网等高频设备的EMC认证具有现实指导意义。

    EMI测量过程中,频域测量带宽的选择直接影响着测试结果的精度和准确度,本文简要概述一下接收机和频谱仪对测量带宽的要求。

    EMI测量接收机是频域测量的主要设备;在电磁干扰的测试中,会测量出不同周期、不同波形、不同峰值的电磁干扰数据;且测量设备内置一些参数也会影响测量结果的准确性,为使不同测试设备对同一EUT的测量有可比性,则从EMC标准的角度,对测量带宽作了统一规定。

    对EMI测量接收机,测量带宽是接收机的中频带宽;对EMI测量频谱仪测量带宽是频谱仪的分辨率带宽,它是最窄的中频带宽。

    中频带宽是指信号幅度下降到最大幅度的一半时对应的带宽。在我国军用标准GJB152A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》和GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》的发射测试中,对频率扫描测量带宽的规定见表A;

频率范围

6dB带宽

30HZ-1KHZ

10HZ

1KHZ-10KHZ

100HZ

10KHZ-250KHZ

1KHZ

250KHZ-30MHZ

10KHZ

30MHZ-1GHZ

100KHZ

>1GHZ

1MHZ

表A

    国际EMC标准组织对测量带宽的要求体现在标准CISPR16-1-1《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-1部分: 无线电干扰和抗扰度测量设备规范》(对应的国标为GB/T 6113.101)里,见表B;

频率范围

6dB带宽

9KHZ-150KHZ

200HZ

150KHZ-30MHZ

9KHZ

30MHZ -1GMHZ

120KHZ

>1GHZ

1MHZ

表B

    从上表中可以看出,不同的频率范围有着不同的带宽。如果在一个频率范围内选择了不同的测量带宽,得出的数据就会有所偏差,我们以脉冲信号举例说明;

    下面两幅图的波形是频谱仪对GSM1800手机设备的峰值检测;

(图一:RBW设置为100kHz)


(图二:RBW设置为300kHz)

    从两幅波形我们可以看出,RBW的选择直接影响测量结果以及噪声电平,而噪声电平随RBW的变化规律可参考公式10log(RBW1/RBW2)。而对于耦合带宽较小的窄带杂讯来讲,RBW的影响并不大。因此我们说只有设置RBW大于或等于工作带宽时,读数才准确,但是如果信号太弱,频谱仪则无法分辨信号,此时即使RBW大于工作带宽读数也会不准。

    频谱仪类型的测量接收机,分辨率带宽RBW的设置还与扫描速度有关,一般满足下式:

    v=B2W/K1

    v---标示扫描速度,Hz/s(每秒赫兹) 

    B2W---频谱仪的分辨率带宽,Hz

    K1---分辨率带宽滤波器的形状因子

    通常来讲,频谱仪自身都会将RBW与扫描速度、内部衰减器设置为联动,测试时,只需要设置RBW一项即可。

    对于一个EMI测试,首先要确定测量带宽,测量接收机的测量带宽RBW(中频带宽)越小,灵敏度越高,噪声电平越低,但这样做的缺点是扫描时间会延长,尖峰信号的准确度也可能会变小;所以,测量带宽选择应考虑测量仪器的灵敏度、噪声电平、测试速度以及准确度多个因素。而可以改变RBW的前提也是在尖峰信号的测量值不发生改变的情况下进行。对于其他因素,则可根据具体情况而选择最佳方案。

    因此对于不同产品,不同信号的测量,RBW的改变所带来的影响各有不同,因此在测量过程中RBW的设定最好与标准要求的指标保持一致,这样就可最大程度的避免由于RBW设置问题造成的两次测量的不确定性。摩尔实验室(MORLAB)拥有目前中国为数不多的标准10米法电波暗室,并拥有一个5米法电波暗室和两个3米法电波暗室.实验室配备了R&S公司先进的接收机以及Agilent的频谱分析仪,测试频率覆盖了从9KHZ到40GHZ的广泛频域,可以满足不同无线产品的EMI及RF测试需求。

    如需更多资料,请发信到以下地址:Info_sh@morlab.cn或致电:021-51089899。

常见问题
Q: EMI测量中RBW设置不当会导致什么问题?
A: RBW(分辨率带宽)设置不当会直接影响测量结果的准确性。若RBW过大,噪声电平会升高,可能掩盖真实的干扰信号;若RBW过小,虽然灵敏度提高、噪声降低,但扫描时间会显著延长,且可能无法分辨过弱的信号。此外,对于窄带杂讯,RBW影响较小,但对宽带信号必须保证RBW大于或等于工作带宽才能读数准确。
Q: 军用标准GJB152A-97与国际标准CISPR16-1-1的带宽要求有何不同?
A: 两者在多个频段存在差异。例如在150kHz-30MHz频段,军标要求9kHz带宽而国际标准为9kHz(此处相同);但在30MHz-1GHz频段,军标规定100kHz而国际标准为120kHz;在9kHz-150kHz频段,军标未单独规定(归入30Hz-1kHz和1kHz-10kHz),国际标准则规定200Hz。这些差异意味着同一产品按不同标准测试可能得出不同结论,出口产品需特别注意目标市场的适用标准。
Q: 实际测试中如何优化RBW与扫描速度的平衡?
A: 频谱仪的扫描速度v与RBW的平方成正比(v=B²/K1),缩小RBW会大幅延长扫描时间。现代频谱仪通常将RBW、扫描速度和内部衰减器联动设置,工程师只需设定RBW即可。优化策略是:首先按标准要求设定RBW,在确认尖峰信号测量值不变的前提下,可适当增大RBW以缩短测试周期;若信号较弱则需保持较小RBW确保灵敏度,或采用分段扫描策略——关键频段精细扫描、非关键频段快速扫描。
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