电压平均是将一个信号收集单元内测得的信号包络的线性电压值取平均 。在 EMI 测试中通常用这种方法来测量窄带信号(这部分内容将在下一节做进一步讨论) 。电压平均还可以用来观察 AM 信号或脉冲调制信号(如雷达信号、TDMA 发射信号)的上升和下降情况 。
对数功率(视频)平均是将一个信号收集单元内所测得的信号包络的对数幅度值(单位为 dB)取平均 。它最适合用来观察正弦信号,特别是那些靠近噪声的信号 。
因此,使用功率为平均类型的平均检波方式提供的是基于 rms 电压值的真实平均功率,而平均类型为电压的检波器则可以看作是通用的平均检波器 。平均类型为对数的检波器没有其他等效方式 。
采用平均检波测量功率较取样检波有所改进 。取样检波需要进行多次扫描以获取足够的数据点来提供精确的平均功率信息 。平均检波使得对信道功率的测量从某范围内信号收集单元的求和变成代表着频谱仪某段频率的时间间隔的合成 。在快速傅立叶变换(FFT)频谱仪12中,用于测量信道功率的值由显示数据点的和变为了 FFT 变换点之和 。
在扫频和FFT两种模式下,这种合成捕获所有可用的功率信息,而不像取样检波那样只捕获取样点的功率信息 。所以当测量时间相同时,平均检波的结果一致性更高 。在扫描分析时也可以简单地通过延长扫描时间来提高测量结果的稳定性 。
EMI 检波器:平均检波和准峰值检波
平均检波的一个重要应用是用于检测设备的电磁干扰(EMI)特性 。在这种应用中,上一节所述的电压平均方式可以测量到可能被宽带脉冲噪声所掩盖的窄带信号 。在 EMI 测试仪器中所使用的平均检波将取出待测的包络并使其通过一个带宽远小于 RBW 的低通滤波器,此滤波器对信号的高频分量(如噪声)做积分(取平均)运算 。若要在一个没有电压平均检波功能的老式频谱分析仪中实现这种检波类型,需将频谱仪设置为线性模式并选择一个视频滤波器,它的截止频率需小于被测信号的最小 PRF(脉冲重复频率) 。
准峰值检波(QPD)同样也用于 EMI 测试中 。QPD 是峰值检波的一种加权形式,它的测量值随被测信号重复速率的下降而减小 。也就是,一个给定峰值幅度并且脉冲重复速率为 10 Hz 的脉冲信号比另一个具有相同峰值幅度但脉冲重复速率为 1 kHz 的信号准峰值要低 。这种信号加权是通过带有特定充放电结构的电路和由 CISPR 定义的显示时间常量来实现 。
CISPR,国际无线电干扰特别委员会,由一些国际组织建立于 1934 年,致力于解决无线电干扰 。它是由国际电工委员会(IEC)和许多其他国际组织的委员所组成的一个非政府组织,其所推荐的标准通常成为世界各地的政府监管机构所采用的法定 EMC 测试要求的基础 。
QPD 也是定量测量信号“干扰因子”的一种方法 。设想我们正在收听某一遭受干扰的无线电台,如果只是每隔几秒偶而听见由噪声所引起的“嗞嗞”声,那么基本上还可以正常收听节目,但是,如果相同幅度的干扰信号每秒出现 60 次,就无法再正常收听节目了 。
平滑处理在频谱仪中有几种不同的方法来平滑包络检波器输出幅度的变化 。第一种方法是前面已经讨论过的平均检波,还有两种方法:视频滤波和迹线平均14 。下面将对它们进行介绍 。
视频滤波
要识别靠近噪声的信号并不只是 EMC 测量遇到的问题 。如图 2-27 所示,频谱仪的显示是被测信号加上它自身的内部噪声 。为了减小噪声对显示信号幅度的影响,我们常常对显示进行平滑或平均,如图 2-28 所示 。频谱仪所包含的可变视频滤波器就是用作此目的 。它是一个低通滤波器,位于包络检波器之后,并且决定了视频信号的带宽,该视频信号稍后将被数字化以生成幅度数据 。此视频滤波器的截止频率可以减小到小于已选定的分辨率带宽(IF)滤波器的带宽 。这时候,视频系统将无法再跟随经过中频链路的信号包络的快速变化 。结果就是对被显示信号的平均或平滑 。
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