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什么是EMC测试中的PK、QP、AV?

摘要:  EMC测试中的PK、QP、AV分别是指EMI测试接收机或者频谱分析仪里面的分别不同的三种检波器。 EMI测量的检波器—PK峰值检波器、QP准峰值检波器、AV平均值检波器 采用准峰值检波是民用电磁骚扰发射测试特点,由于民用 ...

emc测试中的PK、QP、AV分别是指EMI测试接收机或者频谱分析仪里面的分别不同的三种检波器。

从上图的3个立柱图可以看出分别从左到右为,PK检波器读值、QP检波器读值、AV检波器读值,同样可以看出,分别递减。同一个频率点读数,用不同检波器检波,其中PK值最大、AV值最小。

PK > QP > AV

EMI测量的检波器  —  PK峰值检波器、QP准峰值检波器、  AV平均值检波器

采用准峰值检波是民用电磁骚扰发射测试特点,由于民用的电磁兼容产品族标准都是从CISPR标准转化过来的,这些标准都是为了保证通信和广播的畅通而编制的,因此骚扰对通信和广播的影响最终是有人的主观听觉效果来判断,平均值检波和峰值检波都不足以描述脉冲的幅度,宽度和频度对视觉造成的影响,而必须用准峰值检波,只有准峰值检波才比较符合人耳对声音的反应规律。

几种检波方式的各自特点:
1、PK峰值检波:它的充电时间常数很小,即使是很窄的脉冲也能很快充电到稳定值,当中频信号消失后,由于电路的放电时间常数很大,检波的输出电压可在很长一段时间内保持在峰值上。峰值检波的特点首先在军用设备的骚扰发射试验中被优先采用,因为好多军用装备只要单次脉冲的激励就可以造成爆炸或数字设备的误动作,而无需像音响设备那样讲究时间的积累。PK值主要考量的是脉冲幅值或者峰峰值较大的脉冲测量值比较大!

2、QP准峰值检波:这种检波器的冲放点时间常数介于平均值于峰值之间,在测量周期内的检波器输出既与脉冲幅度有关,又与脉冲重复频率有关,其输出与干扰对听觉造成的效果相一致。QP值的大小对于脉冲的幅值以及脉冲的重复率都会考量,既往往会出现例如马达特征的PK幅值特别高,但是辐射依旧合格那是因为马达的骚扰信号同一频率出现的脉冲重复率较低,所以一定情况下QP往往都会合格。所以,PK值超标的,读点QP却不一定超标的原因所在了。

3、AV平均值检波:其最大特点是检波器的充放电时间常数相同,特别适用于对连续波的测量。AV值主要考量的是对于出现重复率高的脉冲测量值比较大!

4、准峰值测试的主要问题与改进措施
用准峰值检波方式进行测试的主要问题是测量时间长。下面是准峰值检波和峰值检波的测试时间比较。

采用准峰值检波测量50Hz干扰信号的最小扫描时间(测量周期为1s)  
频率范围
带宽
步长
步数
最小扫描时间
150kHz~30MHz
9kHz
5kHz
5970
5970s=1b40min
30MHz~1000MHz
120kHz
50kHz
19400
19400s=5b23min
采用峰值检波法正确测量50Hz干扰信号的最小扫描时间(测量周期为20ms)
频率范围
带宽
步长
步数
最小扫描时间
150kHz~30MHz
9kHz
5kHz
5970
119.4s=2min
30MHz~1000MHz
120kHz
50kHz
19400
388s=6min

由于准峰值测量占用的时间比较长,测试的效率比较低,作为改进,实用中常用峰值检波作第一轮测试,因为三种检波当中,用峰值检波得到的测值应当最高,如果首轮测值比标准给定的准峰值和平均值都要来得低的话,则以后的试验不用进行,便能判定试验已经通过。如果峰值测试中有部分测值高于标准规定准峰值和平均值,则就取超过部分的频段补做准峰值和平均值的测试,即使这样,整个测试时间也短于全部用准峰值和平均值检波的测试。

  • PK 峰值检波器
EMI测量的首先使用峰值检波器进行初步测量。峰值检波模式的测量速度比其他模式都快。信号在频谱分析仪或 EMC 分析仪上,通常都以峰值模式显示。由于峰值模式下测得的信号,幅度永远大于或等于准峰值或平均值模式下所测得的值,因此,只要扫描一次,然后将结果与限制线比较,是非常容易的。如果所有信号都低于限值线,则产品已经符合规定,不需要做进一步的测试。

峰值检波器的特性

EMC分析仪的 IF 电路部分有一个包络或者峰值检波器,其时间常数能保证检波器的输出电压一直跟踪 IF 信号的峰值变化。也就是说,检波器跟踪 IF信号的包络的变化,而不是 IF 正弦波的瞬时值。

  • QP 准峰值检波器
大部分辐射和传导的测量限制线都是基于准峰值检波模式。准峰值检波器根据信号的重复频率来给予不同的权重值,这也是测量其干扰因子的一种方法。随着信号重复频率增高,准峰值检波器没有时间完全放电,导致输出电压增高。对于连续波信号,峰值检波和准峰值检波的测量是相同的。既然准峰值检波的读数永远小于或等于峰值检波,为什么不都用准峰值检波呢 ?  这样不是更容易通过 EMI  测试吗 ?  的确这样做更容易通过测试,但是,准峰值检波测量比峰值检波测量速度慢了 2  至 3  个数量级。

准峰值检波器的特性

准峰值检波器的充电速度比放电速度快很多,因此,信号的重复率越高,准峰值检波器的输出电压也越高。准峰值检波器可以线性的响应不同幅度的信号。幅度高,重复率低的信号可能与幅度低,重复率高的信号的输出相同。

  • AV 平均值检波器
某些传导发射测量需要使用平均值检波器搭配准峰值检波器。此外,高于 1 GHz  的辐射发射测量也利用平均值检波器来进行。平均值检波器的输出永远小于或等于峰值检波器的输出。
平均值检波器的特性
平均值检波在许多方面与峰值检波类似。包络检波器的输出是调制包络。当后检测带宽大于分辨带宽时,就会进行峰值检波。如果要进行平均值检波,被检测到的信号必须通过一个带宽比分辨带宽小很多的滤波器。该滤波器对包络检波器输出的信号的高频分量 (  例如噪声 )  进行平均。

  • RMS 平均值检波器
RMS 平均值权重接收机采用的权重检波器是均方根值检波器 (  适用于高于拐角频率 fc 的脉冲重复频率 )  和平均值检波器 (  适用于低于拐角频率 fc 的脉冲重复频率 )  的结合,从而获得脉冲响应曲线的下述特性 :  当高于拐角频率时 10 dB/decade ,且当低于拐角频率时 20 dB/decade 。具体响应特性见 CISPR 16-1-1 2010 。

几种检波方式的读数规律:
  • PK > QP > AV
  • 如果PK值读数都低于QP、AV的限值,那么标准就默认就不用再读QP值了,直接合格。所以,大家很多时候都要PK有多少余量直接合格。因为,QP、AV不可能比PK值还要高。
  • 如果PK值高于了QP值限值,那么,就需要进行QP读点,如果QP读点可以合格,那么,依然判据产品为合格。
  • 测试传导的话,例如,150kHz~30MHz这个频段,标准要求QP、AV这两个值都必须合格,如果,其中某一个频点不合格,那么整个传导都是不合格的。
  • 为什么要读QP,那是因为标准要求的限值是QP值,PK值是预扫描的读值。

以下辐射数据是否合格判断?
以上图辐射测试数据为例子,大家觉得923.37MHz这个频率,辐射测试是否合格呢?

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评论(8)

  1. 所以说,EMI测试如果峰值超了一点点,我们一般会读点,这其中的真正含义,就是标准要求。如下图标准所示Quasi Peak
    Quasi Peak(QP值/ 120 kHz

    Requirements for radiated emissions at frequencies up to 1 GHz for Class A equipment

    Requirements for radiated emissions at frequencies up to 1 GHz for Class A equipment


  2. 从上图所示,923.37MHz这个频率电,PK值是超出了红色限值7.39dB,同时,数据表中显示QP读点数值是-0.96dB余量,那么从FCC PART 15B标准的定义来说,这个频率点就是合格的。

    所以说,PK超出限值不合格,最终不一定不合格,还需要读QP,如果QP不合格,才是真的不合格。当然,这个QP值余量只有零点几dB余量,为了后续量产的一致性,以及合格的概率,还是要多弄点余量才行。

  3. 峰值检波器

    EMI测试的时候,都是先用PK值检波器进行预扫描。因为,PK值检波器测试速度,比QP准峰值和AV平均值都要快。若,PK峰值都能合格,符合QP值限值、AV值限值,那么,就可以直接判据合格。

  4. 准峰值检波器

    QP准峰值检波器,就连续信号诸如CLK时钟信号而言,准峰值=峰值,PK值与QP值基本接近。

    相对比较于峰值,准峰值检波测试速度非常慢,因为,检波器充放电的时间常数很长。

  5. 平均值检波器

    对于频率150kHz ~ 30MHz、 以及频率大于1000MHz,辐射发射测试用AV值检波器。

    另外,对于汽车电子、军标等,不受上述约束,均有AV值要求。

  6. 军用产品

    PK检波器的充电时间常数很小,即使是很窄的干扰脉冲也能很快充电到稳定值,当干扰脉冲消失后,由于电路的放电时间常数很大,检波的输出电压,可在很长一段时间内保持在峰值上,这样就是说只要有点儿干扰,那么检波器就会输出呈现。

    在军用设备的骚扰发射试验中被优先采用,好多军用装备,只要单次脉冲的激励,就可以造成爆 炸或数字设备的误动作,所以它的要求非常高。



  7. 民用产品

    民用产品中用到比较多的是准峰值,准峰值是一个充放电时间更长,它介于峰值和平均值之间,它修正了人对脉冲类型干扰的主观响应。

    当脉冲很快上升时,人耳不能立即反应,当脉冲跌落后,人耳仍有滞留效应,准峰值是可以反应人耳对脉冲骚扰的响应。

    国外早期标准主要是:保护通信和广播不被干扰。通信和广播的影响,最终是由人的主观听觉效果来判断的,例如,老式的接收机面板都是有一个旋钮的,可以调节声音大小,还带有喇叭。

    如下2图老式接手机,黄色方框

    ESVS 30 Volume

    ESVS 30 Volume

    ESCS 30 Volume

    ESCS 30 Volume

  8. 检波器的充放电时间常数相同,特别适用于对连续波的测量。