测量脉冲幅度和持续时间

该方法使用示波器，而脉冲采样具有高时间分辨率。该方法最适用于脉冲调制射频发生器。频谱幅值由脉冲的面积[V·s]计算。理想的测量方程可以写成

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在哪里Urms为未调制连续波信号电平，T调制脉冲的持续时间和k天哪是考虑到接通脉冲后信号电平变化的校正因子。脉冲重复频率应保持稳定，校正系数不随连续波频率变化。使用实时示波器获取的脉冲调制连续波信号的示例如图10所示。

F 10

图10。测量脉冲幅度和持续时间，脉冲调制射频发生器。

该方法同样适用于基带脉冲发生器。脉冲形状必须非常接近矩形，这对于测量的IGUU2916发生器(特别是C/D波段)并不总是正确的。脉冲幅度和持续时间是用示波器测量的。脉冲在时域的形状通常会被电缆+衰减器的传递函数和示波器的传递函数所扭曲。为了正确地消除这种影响，必须在频域对传递函数进行反卷积。

然而，脉冲形状是使用较短的示波器历元(只有脉冲在屏幕上可见)获得的，这使得频率分辨率非常粗糙，并且不容易进行校正。

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在哪里

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图11显示了改变脉冲重复率的不同波段的IGUU2916脉冲形状示例。

F十一

F的佳绩

F由

图11。IGUU2916主发生器A/B/C/D波段的脉冲形状随脉冲重复率的变化而变化，右边是脉冲最大值的细节(未经电缆和衰减器校正的幅度)。

在特定波段，测量到的IGUU 2916主发电机的相对脉冲频率稳定性优于±2´104。该IGUU 2916使用一个4 MHz晶体振荡器和一个多级分频器，这导致一个非常好的近似准确的分频比。脉冲频率的偏差通过脉冲响应曲线引起幅度的偏差。

从图11中可以看出，A和B波段的脉冲形状接近矩形，计算结果与其他方法相当。然而，C/D波段的脉冲形状是扭曲的，并且比A和B波段的脉冲包含更多的噪声。

下面显示的结果只是提供信息，它们与傅里叶变换方法或中频脉冲测量方法的结果不太一致。脉冲形状(在时域测量)必须根据发生器和示波器之间的电缆+衰减器的衰减以及示波器的频率响应进行校正。

由于只获得了少量点的脉冲形状轨迹，因此没有足够的数据来进行正确的反褶积，并且只进行了近似的校正。从图11中也可以明显看出某些超调和过调。测量不确定度主要包括电缆+衰减器校正、阻抗失配和A型不确定度。显然，这种方法更适合于脉冲调制射频发生器，而不是像IGUU 2916这样的基带脉冲发生器。

计算结果(粗体红色的值与其他方法的结果有明显偏差):


表9所示。测量结果示例，IGUU 2916主发电机，幅度设定为60 dBμV。


测量一个谱线振幅

该方法的原理是将脉冲信号的一条谱线与已知的连续波信号谱(等频)进行比较。这种方法假设发生器脉冲重复频率足够高，因此只有一条谱线落在EMI接收器滤波器带宽内:见图12。6db幅度降的标称滤波器带宽分别为200hz(频带A)、9khz(频带B)和120khz(频带C/D)。这种方法在[1]中称为“谐波测量”。

F 12

图12。测量一个谱线振幅。

然后用一个简单的公式计算谱幅

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在哪里一个是替代CW信号电平为相同的读取接收器和f代表为发生器脉冲重复频率。在这种情况下，需要一个校准的测量接收器。测量设置如图13所示。接收机滤波器应具有良好的对称性。

F 13

图13。用于测量一个谱线振幅的测量装置。

IGUU2916主发生器的最大脉冲重复率为200hz，因此只有A波段可以验证。在其他频带，必须使用辅助发生器(最大)。振幅40 dBμV，最大。重复频率20千赫)。脉冲形状必须不随脉冲重复频率发生显著变化，这并不完全正确(参见图14,Aux发生器)。请注意图11和图14中IGUU2916主和辅助发生器的特定CISPR频段的脉冲形状略有不同，这是由于不同的原理(带电传输线和机械开关与带固态半导体开关的电子发生器)。

F赔率

F比分

F 14

图14。改变脉冲重复率的IGUU2916 Aux发生器A/B/C/D波段的脉冲形状，右边是脉冲最大值的细节(未经电缆和衰减器校正的幅度)。

在特定波段，IGUU 2916辅助发生器脉冲重复频率的指定稳定性较好±2´104适用于0 Hz ~ 200 Hz，优于±2´103为0-2 kHz，±1.5%为0 Hz至20 kHz。

该方法仅对IGUU 2916 Aux发生器(波段A, B)进行了评价，并与其他方法的结果进行了比较。A波段接收机标称滤波器带宽为200 Hz，选取500 Hz的脉冲重复频率进行评估(脉冲形状变化不明显，见图14)。B波段接收机标称滤波器带宽为9 kHz，脉冲重复频率为15 kHz(脉冲形状仍无明显变化)。

对于波段C/D，发生器重复频率必须至少为120khz，以便在EMI接收器滤波器带宽内仅测量1条谱线(IGUU 2916 Aux发生器的最大重复频率设置为20khz)。最终结果如表10所示。需要注意的是，IGUU 2916辅助发生器的最大幅值设置为40 dBμV，而IGUU 2916主发生器的最大幅值设置为60 dBμV。

为了验证该方法，还使用傅里叶变换方法对40 dBμV的Aux发生器的频谱幅值进行了评估(由于计算频谱的a型不确定度较高，低频时的测量不确定度高于主发生器和幅值为60 dBμV的测量不确定度，见表5)。使用傅里叶变换方法从20次测量中评估的平均频谱幅度如图15所示。辅助发生器脉冲的可重复性比主发生器脉冲的可重复性差。


表10。测量结果示例，IGUU 2916 Aux发生器(幅度设置为40 dBμV)。

F 15

图15。平均频谱幅度(红色)由20次测量(绿色)计算得出，IGUU 2916, Aux。发电机。虚线表示±1.5 dB频谱均匀性极限。

本文讨论了各种校准脉冲发生器的方法，并给出了特定脉冲发生器Schwarzbeck IGUU 2916频谱幅值的测量结果。采用以下方法评估频谱幅度:a)时域脉冲波形的傅里叶变换，b)中频测量法，c)测量脉冲幅度和持续时间，d)测量一条谱线幅度。

该方法a)测量不确定度最低，操作简单。它需要一个快速的数字实时或采样示波器，并且被测量波形的频谱必须根据已知的信号路径衰减进行校正。方法b)使用在校准实验室中更常见的EMI接收器。测量不确定度与方法a)相当。

必须小心，不要使接收器输入过载，因为时域脉冲发生器使用的峰值幅度高，可能会破坏输入混频器。方法c)更适合于脉冲调制射频发生器，对于基带脉冲发生器IGUU 2916波段的c /D，由于脉冲形状失真，结果不可靠。测量不确定度略高于方法a)、b)。方法d)仅适用于脉冲重复率非常高的脉冲发生器(a波段至少500 Hz, b波段至少10 kHz, C/ d波段至少120 kHz)。在IGUU 2916 Aux发生器的A和B波段获得的结果与方法A)相当，但由于脉冲的噪声和低重复性，测量不确定度相当高。使用方法d)无法达到标准中给出的最大±0.5 dB的目标不确定度。表11总结了具有测量不确定度的测量结果。


表11所示。总结不同方法的测量结果。IGUU 2916主发电机，幅值设定为60db μ v。频谱幅值S(f)以dBμ v /MHz表示，测量不确定度以dB (k = 2)表示。


方法A =时域脉冲波形的傅里叶变换
方法B =中频测量法
方法C =测量脉冲振幅和持续时间

确认

这项工作得到了15RPT01 RFMicrowave项目的支持。该项目得到了参与国共同资助的EMPIR方案和欧洲联盟的“地平线2020”研究和创新方案的资助。

参考文献

［1］无线电干扰和抗扰度测量仪器和方法规范。第1-1部分:无线电干扰和抗扰度测量仪器。测量仪器。EN 55016-1-1第3版标准，2014。

［2］CISPR 16-1-1第4版:无线电干扰和抗扰度测量仪器和方法规范。第1-1部分:无线电干扰和抗扰度测量仪器。测量仪器，国际电工委员会，IEC, 2015。

[3]安德鲁，j.r.;m.g.阿瑟:频谱振幅-定义，产生和测量;国家标准局;1977

[4]IEEE脉冲强度和脉冲带宽测量标准;IEEE标准376-1975(非活动-退出)

[5]校准中测量不确定度的表达，欧洲认证合作，1999

[6] PVF BKIT 1，用于EFT/Burst验证的负载电阻，EM测试。(在线):http://www.emtest.com/products/product/135120100000013765.pdf

MIL-STD-462，军用标准:电磁干扰特性测量，1967。

［8］说明书VLF/HF/VHF/UHF校准脉冲和正弦波发生器IGUU 2916[j].中国机械工程，2014。可用:http://schwarzbeck.de/Datenblatt/m2916.pdf