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細說EMI接收機的檢波方式

為什么有刷電機在輻射發射測試時的PK值超標,而讀取QP值時卻符合標準要求,這種情況是否應該判定合格?在30MHz-1000MHz頻段輻射發射測試標準規定的限值是以QP值為判定標準,原則上QP值滿足限值要求即判定合格。為何QP值超標而PK值卻又符合要求,主要與EMI接收機的檢波方式有關,EMI接收機的檢波方式主要有三種,即峰值檢波(PK值)、平均值檢波(AV值)、準峰值檢波(QP值)。

1、峰值檢波(PK值)檢波方式

PK值檢波方式的充電時間常數很小,即使是很窄的脈沖也能很快被充電到穩定值,當中頻信號消失后,由于電路的放電時間常數很大,檢波的輸出電壓可在很長一段時間內保持在峰值上。

EMI測量一般首先使用峰值檢波器進行初步測量,峰值檢波模式的測量速度要比其它模式都快。信號在頻譜分析儀或 EMI接收機上通常都以峰值的模式顯示。由于峰值模式下測得信號的幅度永遠大于或等于準峰值或平均值模式下所測得的信號幅值。因此只要采用峰值檢波方式掃描一次,然后將測試結果的峰值與標準的限值進行比較是相對快速、簡單的。如果所有測量信號的峰值都低于標準限值,則測量結果基本上符合規定要求,通常不需要做進一步的詳細測試。    

峰值檢波方式的特點是EMI接收機的IF電路部分有峰值檢波器,其時間常數能保證檢波器的輸出電壓一直跟蹤IF信號的峰值變化。峰值檢波的特點首先在軍用設備的騷擾發射試驗中被優先采用,因為軍用裝備只要單次脈沖的激勵就可以造成爆炸或數字設備的誤動作,而無需像音視頻設備那樣需要長時間的積累。采用PK值做為標準限值主要考量的是脈沖幅值或者峰-峰值較大的脈沖信號的測量。

2、準峰值(QP值)檢波方式

準峰值(QP值)檢波方式的特點是沖放點時間常數介于平均值于峰值之間,在測量周期內的檢波器輸出既與脈沖幅度有關,又與脈沖重復頻率有關,其輸出與干擾對聽覺造成的效果相一致。QP值的大小對于脈沖的幅值以及脈沖的重復率都會考量,既往往會出現例如有刷電機輻射測試時PK幅值特別高,但是讀取QP值依舊符合標準要求的情況,主要原因是因為有刷電機的騷擾信號同一頻率出現的脈沖重復率較低,一定情況下QP往往都會合格。這就是PK值超標的頻點,在就讀取QP卻合格的原因所在。    

大部分輻射發射和傳導發射的測量限值,都是基于準峰值檢波方式而規定的。準峰值檢波器根據信號的重復頻率來給予不同的權重值,這也是測量其干擾因子的一種方法。隨著信號重復頻率增高,準峰值檢波器沒有時間完全放電,導致輸出電壓增高。對于連續波信號,峰值檢波和準峰值檢波的測量是相同的。既然準峰值檢波的讀數永遠小于或等于峰值檢波,采用準峰值檢波方式EMI測試就不需要重復測試,不是更好,不采用準峰值檢波方式測量的原因是測量速度太慢導致,準峰值檢波方式測量時間相比峰值檢波方式測量時間速度慢多個數量級。

準峰值檢波器的特性是充電速度比放電速度快很多,因此信號的重復率越高,準峰值檢波器的輸出電壓也越高。準峰值檢波器可以線性的響應不同幅度的信號,幅度高、重復率低的信號可能與幅度低、重復率高的信號的輸出相同。

采用準峰值檢波方式是民用產品電磁騷擾發射測試的特點,由于民用產品的電磁兼容產品族標準大多是從CISPR標準轉化過來的,CISPR標準都是為了保證通信和廣播的暢通而編制的,因此騷擾對通信和廣播的影響最終是有人的主觀聽覺效果來判斷,平均值檢波和峰值檢波都不足以描述脈沖的幅度,寬度和頻度對視覺造成的影響,只有準峰值檢波方式才比較符合人耳對聲音的反應規律。    

3、平均值(AV值)檢波方式

平均值檢波方式的最大特點是檢波器的充放電時間常數相同,特別適用于對連續波的測量。平均值檢波方式主要考量的是對于出現重復率脈沖測量值比較大。

在傳導發射測量需要使用平均值檢波器搭配準峰值檢波器。輻射發射測量的高于1GHz以上頻段通常采用平均值與峰值檢波方式,平均值檢波器的輸出永遠小于或等于峰值檢波器的輸出。            平均值檢波在許多方面與峰值檢波類似,當后檢測帶寬大于分辨帶寬時,就會進行峰值檢波。如果要進行平均值檢波,被檢測到的信號必須通過一個帶寬比分辨帶寬小很多的濾波器,該濾波器對檢波器輸出的信號的高頻分量 。

4、準峰值(QP)檢波方式的測量優化

QP檢波方式與PK檢波方式測量掃描時間對比表:

由于準峰值檢波測量掃描占用的時間比較長,測試的效率比較低。作為測量改進的方法,實用測量中常用峰值檢波方式作第一輪測試,則是因為三種檢波方式當中,用峰值檢波得到的測值應當最高,如果峰值檢波方式的測量值都比標準給定的準峰值和平均值的限值都要低很多的話,原則上可以不需要再使用準峰值檢波方式才進行確認是否符合標準限值要求,即可以直接判定試驗測試通過。如果使用峰值(PK)檢波方式測試中有部分頻點高于標準規定準峰值和平均值,則就取超過部分的頻段補做準峰值和平均值的測試,即使這樣,整個測試時間也短于全部用準峰值和平均值檢波的測試。  

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