Як грамотно використати аналізатор спектру

Чотири корисні поради щодо використання доступних настільних аналізаторів спектру

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з пропонованими Аналізаторами спектру, а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цієї Розділу

Протягом останніх кількох років кілька виробників обладнання випустили доступні настільні аналізатори спектру, які корисні для кількох аспектів усунення несправностей електромагнітних перешкод і роботи з попередньої відповідності. Ці пристрої часто коштують від 1000 до 3000 доларів США, залежно від частотного діапазону та типу моделі. Крім того, деякі моделі включають кілька платних додаткових опцій, як-от генератор відстеження, фільтр електромагнітних перешкод , міст із втратою відбитків тощо. Серед цих опцій варто мати генератор відстеження та фільтр електромагнітних перешкод , якщо ви виконуєте роботу з попередньої перевірки електромагнітних перешкод . 

Wyatt має багато статей на цю тему в блозі, зокрема [1], а його « Трилогія усунення несправностей EMC » містить вказівки щодо вибору аналізатора спектру. Іншим корисним ресурсом є книга Майєрхофера «Як правильно використовувати аналізатори спектру для попередніх тестів на відповідність ЕМС » [3]. Інженери можуть ознайомитися з цими статтями (включно з примітками щодо застосування від виробників), щоб ознайомитися з основними та розширеними функціями аналізатора спектру. 

У цій колонці ми обговорюємо кілька важливих функцій аналізатора спектру, про які не розповідалося в попередніх статтях, які варті вашої уваги.

Порада №1: завжди виконуйте швидку попередню перевірку 

Недорогі настільні аналізатори спектру особливо популярні серед малих і середніх компаній, які часто не мають інженера з випробувань електромагнітної сумісності . Але цими аналізаторами спектру EMI часто можна «зловживати» наступними способами:

• Під час сканування EMI аналізатор спектру підключається до LISN , коли пристрій вмикається та вимикається. Це може бути проблемою, оскільки напруга «віддачі» індуктивного навантаження може створити значно високий рівень перехідної напруги, що потенційно може пошкодити радіочастотний фронт аналізатора спектру. Це також стосується випадків, коли аналізатор спектру підключено до датчика ВЧ струму, закріпленого на обмотці двигуна. 

• Аналізатор спектру EMI використовується для вимірювання кондуктивних випромінювань від 150 кГц . Інженери помічають помилку вимірювання «перевантаження АЦП» під час вимірювання, але виміряні сигнали часто здаються в межах допустимого. Швидше за все, це пов’язано з високими рівнями паразитних шумів на відносно низьких частотах. Якщо аналізатор залишити включеним під час вимірювання, існує ризик його пошкодження. 

Компоненти, які часто пошкоджуються в недорогих настільних аналізаторах спектру, це пристрої захисту від електростатичного розряду та GaAs перемикачі. Проблема з пошкодженим переднім кінцем полягає в тому, що аналізатор спектру, здавалося б, функціонує нормально, оскільки будуть показання по всьому спектру. Але показання будуть неправильними (з точки зору амплітуди), і неправильні гармоніки також з’являться, якщо передні пригнічувачі електростатичного розряду будуть зруйновані. 

Тому необхідна швидка попередня перевірка спектроаналізатора. Процедура проста і швидка у виконанні. Є два способи виконання попередньої перевірки. 

• Якщо аналізатор спектру ввімкнув функцію генератора стеження (TG), просто з’єднайте вихід TG і вхід спектру за допомогою коаксіального кабелю та виконайте сканування TG. Слід побачити пласку пряму лінію по всьому діапазону частот на рівні потужності TG (часто від -20 дБм до 0 дБм ). Це показано на малюнку 1.

• Якщо аналізатор спектру не підтримує функцію TG, просто підключіть функціональний генератор/генератор сигналів, щоб перевірити кілька вибраних частотних точок. Для цього потрібен високопродуктивний генератор (щоб забезпечити синусоїдальний вихідний сигнал). 

малюнок 1

Порада №2: використовуйте обмежувачі перехідних процесів /фільтри високих частот/зовнішні атенюатори 

Знаючи потенційні ризики пошкодження вхідного радіочастотного каскаду аналізатора спектру, інженерам часто доводиться захищати обладнання за допомогою деяких пасивних пристроїв. Популярними виборами пристроїв є обмежувачі перехідних процесів , фільтри високих частот і зовнішні атенюатори. Незважаючи на те, що вони ефективні, враховуйте наступні проблеми під час використання цих пасивних пристроїв. 

• Обмежувачі перехідних процесів і фільтри високих частот можуть викликати похибки вимірювання, тому їх слід використовувати обережно [4].

• Зовнішні атенюатори не мають проблем із відсіканням діодів , але вони підвищують рівень шуму аналізатора спектру , знижуючи чутливість системи.

При використанні цих пасивних пристроїв до кінцевих результатів вимірювань необхідно застосувати значення «програмної» компенсації. Поширеною помилкою є те, що зовнішній фактор не враховується в кінцевому результаті, що спричиняє різницю в вимірюванні на 10 дБ або більше. 

Порада №3: «Збільште» та зменшіть RBW

Осцилограф дозволяє нам збільшити деталі сигналу в часовій області. Аналізатор спектру також можна «збільшити», щоб можна було переглянути великі деталі, приховані на діаграмі спектру. 

Типовий випадок передбачає тест на випромінювання, під час якого резонансний пік спостерігається в діапазоні частот 60 і 80 МГц на графіку 30–300 МГц . Щоб знайти джерело шуму , яке резонує в цьому діапазоні частот, ми можемо зменшити діапазон вимірювань до цієї вузької частотної області та зменшити смугу роздільної здатності (RBW), як показано на малюнку 2.   У цьому випадку спостерігалася частота перемикання 1,8 МГц , що вказувало на імпульсний джерело живлення на тестовій платі. 

малюнок 2

Порада №4: Зверніть увагу на шум , який створює аналізатор спектру

Недорогі настільні аналізатори спектру рідко використовуються в безеховій камері , тому результати вимірювань завжди схильні до навколишнього шуму . Шум навколишнього середовища створюється обладнанням поблизу, освітленням у кімнаті та кабелями, підключеними до електромережі. 

Існують ефективні способи зменшення навколишнього шуму , які ми детально обговоримо в нашій наступній колонці «Усунення несправностей». Коротше кажучи, інженери завжди повинні знати, що аналізатори спектру створюють радіочастотний шум . Мережевий кабель аналізатора спектру проводить і випромінює радіочастотний шум в діапазоні частот 1 МГц і 300 МГц . Це можна виміряти, підключивши датчик струму ВЧ до кабелю живлення. 

Інженери, які виконують випробування, повинні відрізняти шум від випробувального обладнання та використовуваного випробувального обладнання. В одному випадку, коли автор тестував шум кабелю приводу двигуна , радіочастотний шум від аналізатора спектру був пов’язаний з вимірюваним кабелем двигуна, що призвело до оманливої інформації. 

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy

Постачання зі складу та на замовлення GW Instek, RIGOL, SIGLENT, OWON, Tektronix, Iwatsu, LeCroy, HANTEK