电磁兼容EMI接收机与频谱分析仪的差异

接收机与频谱分析仪的差异
——ＥＭＣ测量设备的选择
　　在ＥＭＣ测试设备选型时，常遇到这样的问题：ＥＭＩ接收机与频谱仪到底有何不同，为何ＥＭＩ测试要选用接收机？本文依据ＣＩＳＰＲ１６－１（ＧＢ／Ｔ６１１３）和ＧＪＢ１５２，对于接收机的测试原理进行剖析，分析接收机与频谱测试设备的选择提供参考－符合标准的接收机是ＥＭＣ合格评定测试的唯一选择。
１、接收机和频谱分析仪的原理差异
　　频谱分析仪是当前频谱分析的主要工具，尤其是扫频外差式频谱分析仪是当今频谱仪的主流，应用扫频测量技术，通过扫频信号源得到外差信号进行频域动态分析。
　　接收机是进行ＥＭＣ测试的主要工具，以点频法为基础，应用本振调谐的原理测试相应频点的电平值。接收机的扫描模式应当是以步进点频调谐的方式得到的。
１.１　基本原理图
　　根据工作原理，频谱分析仪和接收机可分为模拟式和数字式两大类。外差式分析是当前使用最为广泛的接收和分析方法。下面就外差式频谱分析仪与接收机之间的主要差别作一分析。
　　从原理图上看，频谱仪与接收机类似，但是频谱仪与接收机在以下几方面差别较大：前端预选器；本振信号扫描；中频滤波器；杂散信号和精度。
1.2　输入ＲＦ信号的前端处理
　　接收机与频谱仪在输入端对信号进行的处理是不同的。
　　频谱仪的信号输入端通常有一组较为简单的低通滤波器，而接收机要采用对宽带信号有较强的抗扰能力的预选器。通常包括一组固定带通滤波器和一组跟踪滤波器，完成对信号的预选。
　　由于ＲＦ信号的谐波、交调和其它杂散信号的影响，造成频谱仪和接收机测试误差。相对于频谱仪而言，接收机需要更高的精度，这要求在接收机的前端比普通频谱仪多出一个预选器，提高选择性。
　　接收机的选择性在ＧＢ／Ｔ６１１３（ＣＩＳＰＲ１６）中有明确规定。
1.3　本振信号的调节
　　现在的ＥＭＣ测量，人们不止要求能手动调谐搜索频率点，也需要快速直观观察ＥＵＴ的频率电平特性。这就是要求本振信号既能测试规定的频率点，也能够在一定频率范围扫描。
　　频谱仪是通过扫频信号源实现扫频测量的。通常通过斜波或锯齿波信号控制扫频信号源，在预设的频率跨度内扫描，获得期望的混频输出信号。
　　接收机的频率扫描是步进的，离散的，是离散的点频测试。接收机按照操作者预先设定的频率间隔，通过处理器的控制，在每一个频率点进行电平测量，显示的测试结果曲线实际是单个点频测试的的结果。
1.4　中频滤波器
　　频谱仪和接收机的中频滤波器的带宽是不同的。
　　通常定义频谱仪分辨率带宽是幅频特性的３dＢ带宽，而接收机的中频带宽是幅频特性的６dＢ带宽。当频谱仪与接收机设定相同级别的带宽时，它们对信号的实际测试值是不同的。具体的表现如下图：

频谱仪ＲＢＷ滤波器 接收机ＩＦＢＷ滤波器

　　从频谱仪和接收机中频滤波器的幅频特性可以看出，当频谱仪３dＢ带宽Ｂ３与接收机６dＢ带宽Ｂ６值设为一样时，实际通过两种滤波器的信号幅频特性是不一样的。依据ＥＭＣ标准，无论是民用还是军用标准，带宽均应为６dＢ。
1.5　检波器
　　依据ＥＭＣ标准，要求测试接收机带有峰值、准峰值和平均值检波器，通用频谱分析仪一般带有峰值和平均值检波器，没有准峰值检波器，而ＥＭＣ标准中限值通常包括准峰值限值。
1.6　精度
　　从接收机对信号的处理方式以及ＥＭＣ测试要求看，接收机要比频谱仪有更高的精度，更低的乱真响应。
２　接收机与频谱分析仪在ＥＭＣ测试应用的差异　
　　在目前的市场上，我们可以见到一些通过频谱分析仪改造而来的接收机，如果应用它们进行测试，必须符合相应的标准。对于民用ＥＭＣ测试，测量设备标准依据为ＣＩＳＰＲ１６－１（ＧＢ／Ｔ６１１３）。对于军用标准测试，测量设备的标准依据是ＧＪＢ１５２（ＭＩＬ－ＳＴＤ４６２）。
　　根据上一章原理分析，我们可以总结出下面一个简单的公式：
　　通用频谱仪＋预选器＋６dB中频滤波器，三种检波器＋点频测试功能＋高精度信号处理＝接收机
在公式左边各项并非简单罗列，每项都有特殊要求，同时根据设计原理，在使用中必须依据仪器生产商的说明进行操作，才能达到相应要求。
2.1　预选器
　　频段的选择必须依据生产商的说明，如果扫描跨度设置不合适，预选器中的固定滤波器和跟随滤波器就无法正常工作。
2.2　点频测试和检波器
　　在依据ＥＭＣ标准进行测试时，许多情况下需要对某些固定的频率点进行实时测试。例如，许多测试工程师在进行辐射干扰测试时，依据标准要求，需要选择合适的频率点，进行转台的转动和天线的升降，实时快速观察和记录该点的电平值。在这种情况下，具有点频测试功能的接收机能够方便准确地完成，而通用频谱分析仪无法准确实时测试单一频点的电平变化，ＥＭＩ测试用频谱分析仪必须有增加的功能，能够在扫描跨度（ＳＰＡＮ）为零时，快速准确的进行测试，不止是峰值显示，同时要有准峰值和平均值。
　　依据标准ＣＩＳＰＲ１６－１，对峰值、准峰值和平均值检波器作脉冲响应测试时，接收机可以对单一频率进行点频监测，判断其是否符合标准，而通用频谱仪完成这种测量是很困难的。脉冲响应测量是判断接收机合适与否的一个重要指标，不符合标准的仅能作为预测试设备。
３　结论
　　依据本文对频谱分析仪和接收机所作的原理分析，针对ＥＭＣ测试设计的接收机是适合判定和认证测试的唯一选择。许多预测试仪器，如频谱分析仪内置６dB中频带宽、准峰值和平均值检波器，或频谱分析仪外加预选器，都无法完全达到接收机的要求，只可以用于工厂预测试。

简单来说：一台通用频谱仪+预选器+6dB中频滤波器+3种检波器+点频测试功能+高精度信号处理===接收机

又有两个好图