利用泰克實時頻譜儀發現瞬態EMI問題
2015-10-09
該電子裝置為2.4GHz FSK 射頻發射裝置，FSK 速率約10KHz。該裝置安裝在某大型設備內部，定期將設備的工作參數傳送到中央控制機房。該裝置一般情況下工作正常，但如果有操作人員對大型設備進行控制面板的操作，該發射裝置傳送回的數據有問題，使得大型設備存在安全隱患。檢修時用誤碼儀測試，發現操作人員每次按大型設備控制面板按鍵，該電子裝置發射的FSK 信號誤碼將劇增。更換大型設備控制面板及相關連接線，情況依舊。用頻譜儀監測操作大型設備控制面板時的FSK 頻譜，并未發現問題。
實測過程
我們首先拿MDO 到客戶現場，依然用頻譜功能監測操作大型設備面板時的頻譜，也沒有發現問題。我們分析可能是存在問題為瞬態問題，由于FSK 頻譜可能對發現問題造成影響，我們建議客戶讓該電子裝置僅發射2.4GHz 載波，操作大型設備面板，用RSA5106 DPX功能去查找問題。由于RSA DPX 功能可以100% 發現頻域上駐留時間大于3.8uS 的偶發事件，在按壓大型設備控制按鍵時，觀測到如下DPX 頻譜：
在DPX 頻譜中，顏色越蘭，表示信號駐留時間較長，2.4GHz 載波和底噪顏色較深，而那些暗淡的藍色表示在操作大型設備控制面板時，FSK 發射裝置頻率發生了改變，只不過這個改變持續時間很短。利用RSA5106 的頻域觸發功能，我們輕松將這一過程捕捉下來，然后進行時間相關的多域分析，其結果如下：
在這一結果中，左上角顯示了FSK 發射裝置2.4GHz載波在這一變化過程中的三圍頻譜，右上角顯示這一變化過程中的2.4GHz 載波的幅度隨時間的變化，左下角為2.4GHz 載波的頻譜，右下角為2.4GHz 載波頻率隨時間的變化。由此測試結果可知，該2.4GHz 載波在操作大型設備控制面板時，幅度基本不變，但頻率有瞬態畸變，最大變化約-16MHz，變化持續時間約470uS。由于大型設備控制面板按鍵為人工手動，其重復時間約秒的量級，也就是說，在1 秒的重復周期內，2.4GHz 載波的頻率在420uS 瞬時內變化了16MHz，這種情況，普通頻譜儀很難監測到，這就是以前未能找到問題的原因。由于該FSK 發射裝置調制速率約10KHz，即周期約100uS，420uS 頻率的變化足以引起誤碼。雖然找到了問題，但如何解決此問題？誤碼必須找到引起該問題的根源。誤碼分析一下引起該問題的前因后果：操作人員按了大型設備的按鍵引起監控發射裝置的性能變化。一般情況下，按鍵所能造成的干擾，不是在地線上，就是在電源上。于是我們將MDO4104-6 的示波器通道1 連接到FSK 的供電電源上，按壓大型設備控制按鍵，果然在波形上監測到干擾毛刺：
雖然在按壓控制面板時FSK 發射裝置的電源上有干擾毛刺，我們如何判斷這個干擾就是引起誤碼的根源？MDO 獨特的跨域分析功能，跨域很好地將2.4GHz 射頻信號與電源毛刺關聯起來。我們用MDO 示波器通道1 的電源毛刺做觸發，同時采集2.4GHz 載波，并在時域中顯示2.4GHz 載波的頻率隨時間變化的波形，得到如下結果：
由測試結果可以看出，電源毛刺出現后，2.4GHz 載波的頻率隨之發生畸變，其變化的波形與RSA5106 所測試的波形相同，持續時間都是470uS 左右。調整上圖上半部分代表頻譜分析時間窗的橙色條在時間軸上的位置，我們可以看到2.4GHz 載波頻譜變化的過程：
通過這一測試，我們可以斷定引起FSK 發射裝置誤碼的根源就是按壓大型設備控制按鍵所造成的傳導EMI干擾問題，只需在FSK 發射裝置電源上適當濾波，就很容易解決。
總結：
本案充分展現了EMI 診斷與EMI 預認證的關系。泰克實時頻譜儀相當于EMI 預認證測試儀，該儀表具有發現瞬態EMI 的優勢，并且能夠測試EMI 的影響。即使如此高端的頻譜儀，也無法追蹤EMI 的真正來源。MDO 跨域分析特性，輕松診斷出該EMI 與電源瞬態波動的關系，順利地追蹤到EMI 的根源。
泰克產品鏈接：http://www.jeraylynn.com/plus/list.php?tid=58
最新資訊
