利用泰克實(shí)時頻譜儀發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)EMI問題

該電子裝置為2.4GHz FSK射頻發(fā)射裝置，F(xiàn)SK速率約10KHz。該裝置安裝在某大型設(shè)備內(nèi)部，定期將設(shè)備的工作參數(shù)傳送到中央控制機(jī)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(shè)備進(jìn)行控制面板的操作，該發(fā)射裝置傳送回的數(shù)據(jù)有問題，使得大型設(shè)備存在安全隱患。檢修時用誤碼儀測試，發(fā)現(xiàn)操作人員每次按大型設(shè)備控制面板按鍵，該電子裝置發(fā)射的FSK信號誤碼將劇增。更換大型設(shè)備控制面板及相關(guān)連接線，情況依舊。用頻譜儀監(jiān)測操作大型設(shè)備控制面板時的FSK頻譜，并未發(fā)現(xiàn)問題。

實(shí)測過程

我們首先拿MDO到客戶現(xiàn)場，依然用頻譜功能監(jiān)測操作大型設(shè)備面板時的頻譜，也沒有發(fā)現(xiàn)問題。我們分析可能是存在問題為瞬態(tài)問題，第二天特地帶來痛苦公司的實(shí)時頻譜儀RSA5106。由于FSK頻譜可能對發(fā)現(xiàn)問題造成影響，我們建議客戶讓該電子裝置僅發(fā)射2.4GHz載波，操作大型設(shè)備面板，用RSA5106 DPX功能去查找問題。由于RSA DPX功能可以100%發(fā)現(xiàn)頻域上駐留時間大于3.8uS的偶發(fā)事件，在按壓大型設(shè)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(lán)色表示在操作大型設(shè)備控制面板時，F(xiàn)SK發(fā)射裝置頻率發(fā)生了改變，只不過這個改變持續(xù)時間很短。利用RSA5106的頻域觸發(fā)功能，我們輕松將這一過程捕捉下來，然后進(jìn)行時間相關(guān)的多域分析，其結(jié)果如下：

在這一結(jié)果中，左上角顯示了FSK發(fā)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(jié)果可知，該2.4GHz載波在操作大型設(shè)備控制面板時，幅度基本不變，但頻率有瞬態(tài)畸變，最大變化約-16MHz，變化持續(xù)時間約470uS。由于大型設(shè)備控制面板按鍵為人工手動，其重復(fù)時間約秒的量級，也就是說，在1秒的重復(fù)周期內(nèi)，2.4GHz載波的頻率在420uS瞬時內(nèi)變化了16MHz，這種情況，普通頻譜儀很難監(jiān)測到，這就是以前未能找到問題的原因。由于該FSK發(fā)射裝置調(diào)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(shè)備的按鍵引起監(jiān)控發(fā)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(shè)備控制按鍵，果然在波形上監(jiān)測到干擾毛刺：

雖然在按壓控制面板時FSK發(fā)射裝置的電源上有干擾毛刺，我們?nèi)绾闻袛噙@個干擾就是引起誤碼的根源？MDO獨(dú)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(guān)聯(lián)起來。我們用MDO示波器通道1的電源毛刺做觸發(fā)，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(jié)果：