Новости

Apr 18, 2023

Широкополосный, низкий

В этой статье представлена ​​система измерения электромагнитных помех во временной области для частотного диапазона.

В этой статье представлена ​​система измерения электромагнитных помех во временной области для диапазона частот от 10 Гц до 40 ГГц. Сигналы с частотой до 1,1 ГГц дискретизируются сверхбыстрым аналого-цифровым преобразователем (АЦП) с плавающей запятой и обрабатываются в реальном времени на программируемой пользователем вентильной матрице (FPGA). Сверхширокополосный многокаскадный понижающий преобразователь позволяет измерять сигналы с частотами до 40 ГГц. Время измерения может быть сокращено на несколько порядков по сравнению с традиционными EMI-приемниками, работающими в частотной области.

Благодаря предварительно выбранным встроенным малошумящим усилителям система обеспечивает высокую чувствительность, особенно в Ka-диапазоне от 26,5 ГГц до 40 ГГц. Низкий уровень шума системы в диапазоне от 26,5 ГГц до 40 ГГц обеспечивает средний уровень шума около 12 дБмкВ при использовании полосы пропускания ПЧ-фильтра 1 МГц в этом диапазоне. Благодаря высокому динамическому диапазону системы, превышающему 70 дБ, система превосходно подходит для измерения широкополосных, переходных излучений или высокодинамичных сигналов, таких как радиолокационные импульсы. Нестационарные выбросы можно измерять с помощью спектрограммы в реальном времени или с помощью метода измерения многоканального распределения амплитуды вероятности (APD).

ВВЕДЕНИЕ

Из-за постоянно растущего спроса на широкополосную передачу информации системы связи и бытовая электроника используют все более высокие полосы частот. Чтобы защитить эти системы и службы от электромагнитных помех (ЭМП), излучаемые и кондуктивные электромагнитные помехи должны измеряться специальным измерительным оборудованием, чтобы соответствовать требованиям стандартов электромагнитной совместимости (ЭМС), таких как CISPR 16-1-1 [1]. ],MIL-461F [2] или DO-160F [3].

По сравнению с традиционными измерительными приемниками системы измерения электромагнитных помех во временной области могут значительно ускорить измерения электромагнитных помех, экономя время и затраты на разработку и тестирование. В предыдущей работе мы уже увеличили верхний предел частоты систем измерения электромагнитных помех во временной области до 18 ГГц и 26 ГГц путем широкополосного преобразования с понижением частоты измерительных сигналов [4], [5]. Представленная система позволяет проводить измерение электромагнитных излучений в диапазоне частот от 10 Гц до 40 ГГц. Могут быть выполнены измерения, полностью соответствующие требованиям CISPR 16-1-1, а также система предлагает необходимый диапазон частот и фильтры ПЧ для измерений в соответствии с MIL461F и DO-160F. Представлены измерения кондуктивных излучений на линии питания ПК в диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГц, показывающие сокращение времени сканирования в 1350 раз по сравнению с традиционными измерительными приемниками. Измеренная спектрограмма излучения микроволновой печи в Ka-диапазоне показывает способность системы характеризовать временные характеристики нестационарных электромагнитных помех. Наконец, представлены измерения сигнала со скачкообразной перестройкой частоты в диапазоне частот от 36 ГГц до 37 ГГц.

СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ЭМП ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ

Представленная система измерения электромагнитных помех во временной области состоит из сверхбыстрого дискретизатора с высоким динамическим диапазоном в сочетании с FPGA для цифровой обработки сигналов и многоступенчатого широкополосного понижающего преобразователя, который позволяет проводить измерения на частотах выше 1,1 ГГц. Блок-схема системы показана на рисунке 1. Электромагнитные излучения принимаются, например, через широкополосную антенну для излучаемых излучений или через сеть стабилизации линейного импеданса (LISN) для кондуктивных излучений. Сигналы в диапазоне частот от 10 Гц до 1,1 ГГц подвергаются фильтрации нижних частот во избежание наложения спектров. АЦП с плавающей запятой производит выборку сигнала с высоким разрешением, как описано в [6]. Для достижения высокого динамического диапазона сигнал разделяется на три канала с разным усилением. Сигналы в каждом тракте дискретизируются параллельно тремя АЦП с частотой дискретизации около 2,6 Гвыб./с. Выборочные сигналы объединяются, что дает динамический диапазон АЦП с плавающей запятой в 16 бит.

Рисунок 1. Блок-схема системы измерения электромагнитных помех во временной области.