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请教一个问题,比如我的一个开关电源电路,开关频率是120kHz,然后我测辐射测出来在120MHz有个大的包络 , 超标了,把120MHz的包络展开发现里面都是有规律的120kHz间隔的小尖峰,然后我使用芯片抖频,把开关频率在115-125kHz之间抖频。 然后我的接收机测试时候的RBW 设置的是也是120kHz。
EMC问题
我想问的是:如果我的开关频率和测试接收机的解析频宽RBW是一样的,会不会有什么影响? 如果我抖频的频率避开RBW的120kHz是不是就可以了?一直没搞清楚 接收机的RBW和被测物的发射或者振荡频率之间的关联和差异
电源辐射
这是一个非常典型且深入的EMI(电磁干扰)问题,涉及到开关电源的传导与辐射发射、接收机测量原理(特别是RBW的影响)以及抖频(Frequency Spreading)技术的应用效果。
一、为什么在120MHz出现一个“大包络”,且内部是120kHz间隔的尖峰?- 120kHz 是开关频率(f_sw)。
- 120MHz 正好是 120kHz 的 1000 次谐波(120kHz × 1000 = 120MHz)。
- 开关电源由于周期性开关动作,会产生丰富的谐波分量。这些谐波在频谱上表现为等间隔的离散谱线(每120kHz一条)。
- 开关频率 120 kHz → 高频辐射表现为谐波“梳状结构”,间隔 = 120 kHz。
- 到 120 MHz 时,你看到的其实是 120 kHz 间隔的密集谐波形成的包络。
- 展开看,就是一个个小尖峰,间距 120 kHz。
结论:当用频谱仪或EMI接收机测量时,在120MHz附近看到的是这些高次谐波的集合,形成一个“包络”,而展开后能看到清晰的120kHz间隔的小峰 —— 这完全符合预期。这是典型的周期性开关噪声产生的谐波辐射,集中在高次谐波处(如第1000次),容易超标。
二、用了抖频(Spread Spectrum Frequency Modulation, SSFM)
那么抖频在标准测试中有效吗?✅ 是的,有效! - 抖频的作用是:将原来集中在单一频率 f_sw 的能量,分散到一个频带内(比如115–125kHz),从而降低每个频率点的能量密度。
- 原本所有周期事件同步,频谱是“窄而高”的尖峰;抖频后变成“宽而低”的分布,总能量不变,但峰值幅度下降,有助于通过EMI测试。
虽然RBW=120kHz比较宽,但抖频仍然能降低每个RBW带宽内的峰值能量,原因如下: - 抖频将原来集中在120kHz × N 谐波上的能量,分散到 ±Δf 范围内(如±5kHz)。
- 即使RBW=120kHz,只要这个抖频带宽内的能量分布足够“平”,那么在这个120kHz带宽内,最大值(peak)也会比原来低。
- 尤其对于准峰值检波器(QP) 来说,由于抖频降低了重复率和峰值幅度,QP读数会显著下降。
📌 实际经验:在RBW=120kHz下,即使抖频只有几kHz到十几kHz,也能带来5–10dB的QP读数改善,足以帮助通过认证。
三、先明确 RBW 的作用:- RBW(Resolution Bandwidth) 是频谱仪/接收机中用于分辨信号的中频滤波器带宽。
- 它决定了能“看清”多窄的信号。RBW 越小,分辨率越高,但扫描越慢。
- RBW 也影响测到的噪声/信号幅度:RBW 越大,通过滤波器的能量越多,测到的幅度越高。
- 接收机的 RBW(解析带宽) 就是它在某一中心频率附近的“观察窗口宽度”。
- 这个宽度内的能量,都会被积分/检测后给出一个电平(取决于检测器:Peak、QP、AVG)。
- RBW 越宽 → 看到的能量越多,但分辨率越低。
问题1:如果我抖频的频率避开RBW的120kHz 是不是就可以了? ❌ 不对,这句话可能存在误解。 因为标准规定了在 30–1000 MHz 频段,接收机 RBW = 120 kHz(CISPR 规定)。你无法“绕开”它。
真正要降低读数,必须: - 把能量物理上降低(布局优化、snubber、滤波、屏蔽)。
- 或者抖频幅度、速率足够大,让能量平均分布到多个 RBW 窗口,从而降低单个窗口的峰值。抖频不是“避开某个频率”,而是把能量分散在一个频段内。
RBW 是测量设备的参数,不是要避开的频率点。不能“避开RBW”,但你可以选择合适的RBW来正确评估抖频效果。
✅ 正确做法是: 在做EMI预兼容测试时,使用更小的RBW(例如 10kHz 或 1kHz)来观察抖频是否真的把尖峰“摊平”了。
EMI标准测试中,CISPR规定了固定的RBW值:
- 30–1000 MHz 频段:RBW = 120kHz
所以在正式测试中必须用RBW=120kHz,这是标准要求。
问题2:RBW = 开关频率(120kHz)有没有影响?
接收机的每个 RBW 窗口里,通常正好只能“容纳一个谐波”。这样扫频时,每个点就是一个谐波的电平。
→ 结果:你会看见一个个规律的小峰值,包络被解析出来。
- 情况 2:RBW >> 谐波间隔(例如 1 MHz)
一个 RBW 内会落入很多个 120 kHz 谐波,能量会“合在一起”显示成一个平滑的大包络。
→ 结果:细节消失,只剩一个大峰。
- 情况 3:RBW << 谐波间隔(例如 10 kHz)
一个 RBW 内可能看不到完整的谐波峰,测到的能量很小。扫频时会一格一格错过或跳过一些谐波。
→ 结果:显示的曲线比实际低。
所以,RBW 跟你的发射间隔相等时,本质上并不会“放大”或者“减小”能量,只是恰好一格一个谐波,看得很整齐。
✅ 实用建议:- 预测试时:使用较小RBW(如10kHz)观察抖频是否成功展宽频谱。
- 正式测试时:遵守CISPR标准,使用RBW=120kHz,关注QP读数是否改善。
- 优化抖频参数:尽量让抖频范围足够(如±4%~10%),调制频率不宜过高(避免引入新噪声)。
- 结合其他手段:抖频只是手段之一,还需优化Layout、加Y电容、共模电感、屏蔽等。
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