利用泰克实时频谱仪发现瞬态EMI问题

该电子装置为2.4GHz FSK 射频发射装置，FSK 速率约10KHz。该装置安装在某大型设备内部，定期将设备的工作参数传送到中央控制机房。该装置一般情况下工作正常，但如果有操作人员对大型设备进行控制面板的操作，该发射装置传送回的数据有问题，使得大型设备存在安全隐患。检修时用误码仪测试，发现操作人员每次按大型设备控制面板按键，该电子装置发射的FSK 信号误码将剧增。更换大型设备控制面板及相关连接线，情况依旧。用频谱仪监测操作大型设备控制面板时的FSK 频谱，并未发现问题。

实测过程

我们首先拿MDO 到客户现场，依然用频谱功能监测操作大型设备面板时的频谱，也没有发现问题。我们分析可能是存在问题为瞬态问题，第二天特地带来痛苦公司的实时频谱仪RSA5106。由于FSK 频谱可能对发现问题造成影响，我们建议客户让该电子装置仅发射2.4GHz 载波，操作大型设备面板，用RSA5106 DPX功能去查找问题。由于RSA DPX 功能可以100% 发现频域上驻留时间大于3.8uS 的偶发事件，在按压大型设备控制按键时，观测到如下DPX 频谱：

在DPX 频谱中，颜色越兰，表示信号驻留时间较长，2.4GHz 载波和底噪颜色较深，而那些暗淡的蓝色表示在操作大型设备控制面板时，FSK 发射装置频率发生了改变，只不过这个改变持续时间很短。利用RSA5106 的频域触发功能，我们轻松将这一过程捕捉下来，然后进行时间相关的多域分析，其结果如下：

在这一结果中，左上角显示了FSK 发射装置2.4GHz载波在这一变化过程中的三围频谱，右上角显示这一变化过程中的2.4GHz 载波的幅度随时间的变化，左下角为2.4GHz 载波的频谱，右下角为2.4GHz 载波频率随时间的变化。由此测试结果可知，该2.4GHz 载波在操作大型设备控制面板时，幅度基本不变，但频率有瞬态畸变，最大变化约-16MHz，变化持续时间约470uS。由于大型设备控制面板按键为人工手动，其重复时间约秒的量级，也就是说，在1 秒的重复周期内，2.4GHz 载波的频率在420uS 瞬时内变化了16MHz，这种情况，普通频谱仪很难监测到，这就是以前未能找到问题的原因。由于该FSK 发射装置调制速率约10KHz，即周期约100uS，420uS 频率的变化足以引起误码。虽然找到了问题，但如何解决此问题？误码必须找到引起该问题的根源。误码分析一下引起该问题的前因后果：操作人员按了大型设备的按键引起监控发射装置的性能变化。一般情况下，按键所能造成的干扰，不是在地线上，就是在电源上。于是我们将MDO4104-6 的示波器通道1 连接到FSK 的供电电源上，按压大型设备控制按键，果然在波形上监测到干扰毛刺：

虽然在按压控制面板时FSK 发射装置的电源上有干扰毛刺，我们如何判断这个干扰就是引起误码的根源？MDO 独特的跨域分析功能，跨域很好地将2.4GHz 射频信号与电源毛刺关联起来。我们用MDO 示波器通道1 的电源毛刺做触发，同时采集2.4GHz 载波，并在时域中显示2.4GHz 载波的频率随时间变化的波形，得到如下结果：

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由测试结果可以看出，电源毛刺出现后，2.4GHz 载波的频率随之发生畸变，其变化的波形与RSA5106 所测试的波形相同，持续时间都是470uS 左右。调整上图上半部分代表频谱分析时间窗的橙色条在时间轴上的位置，我们可以看到2.4GHz 载波频谱变化的过程：

通过这一测试，我们可以断定引起FSK 发射装置误码的根源就是按压大型设备控制按键所造成的传导EMI干扰问题，只需在FSK 发射装置电源上适当滤波，就很容易解决。

案例总结：

本案充分展现了EMI 诊断与EMI 预认证的关系。泰克实时频谱仪相当于EMI 预认证测试仪，该仪表具有发现瞬态EMI 的优势，并且能够测试EMI 的影响。即使如此高端的频谱仪，也无法追踪EMI 的真正来源。MDO 跨域分析特性，轻松诊断出该EMI 与电源瞬态波动的关系，顺利地追踪到EMI 的根源。