谐波梳状发生器是验证开放区域试验场或半消声室的方便工具,我已经写了大量关于如何将其用于各种其他应用的文章(参见参考文献)。
谐波梳状发生器产生一个窄带谐波范围,通常在振幅和频率上非常稳定。其主要用途之一是将其放置在EUT的位置,并确保测量场所或室中的辐射发射随频率的变化与过去的测量结果一致。这是一种快速验证测量系统的方法,可以在您自己的测量系统中检测断线、坏连接器或松动连接器或其他设备故障。
产品描述
百代电子有限公司(http://www.emidevices.com)最近开发了一系列高品质的谐波梳状发生器,频率范围为8至11千兆赫。较低的频率范围是10或25兆赫兹,这取决于梳子频率设置。他们还出售一些与这些发电机配套的宽带天线套件(291美元至328美元)。我评估了型号WJ10-25A(1700美元),它可以产生10或25 MHz的谐波间隔,直到广告中的8 GHz。
我还提供了一个模型L1600-001天线套件,包括一个模型80-1017-000圆柱天线,我假设是宽带discone风格和一个模型PR-1005-868“橡皮鸭”天线,通常可用在750到950 MHz。我发现这最后一种天线在频率低于1 GHz时效率更高,因此对于更常见的30到1000 MHz的发射范围来说是一个很好的选择。锥形天线在1ghz以上工作最好。连接器都是SMA的。
图1 -带有双圆锥天线的梳状发生器
发电机外壳由航空级铝合金制成,是一个紧凑的圆柱形设计。内置电池可充电,并配有充电适配器。广告上的操作时间超过40个小时,我发现它足以在几个小时内进行几次测试。
图2 -木制储物箱中带充电器的谐波梳状发生器。
有两个切换按钮;一个用于供电,另一个用于在10和25 MHz的两个谐波频率之间切换。有一个绿色的LED表示电源上,一个红色的LED表示“电池电量不足”。另外两个led指示“频率1”(10 MHz)或“频率2”(25 MHz)梳。我希望这些标签上标有梳子频率,而不是“F1”和“F2”。
测试执行
我用两种不同的方式测试了梳状生成器;
- 辐射测量范围缩小1m,使用Tekbox TMMA4型双脊1至18 GHz喇叭天线或Tekbox TBLM1型30至1000 MHz双锥形天线。两根天线的垂直极化位置与梳状发生器的垂直极化位置相匹配。
- 直接连接到SMA输出端口。这种方法消除了天线谐振和天线因素,并允许观测实际的谐波输出。
我使用的是Siglent SSA 3075X-R实时频谱分析仪(9 kHz至7.5 GHz)。对于这个测试,我选择了9 kHz的分辨率带宽,以便最好地解决个别谐波,因为它们倾向于在对数频率轴的上端合并在一起。
FIgure 3 -使用双脊喇叭天线的一般测试设置。这是用于频率在1ghz以上。
图4 -使用“橡皮鸭”和双锥天线的一般测试设置这是用于频率低于1ghz。
辐射测试
我将测试分为两部分;1到7.5 GHz(频谱分析仪的限制)和10到1000 MHz。当测量10或25 MHz梳时,这允许最佳分辨率。在较高的频率使用双锥天线,在较低的频率使用“橡皮鸭”天线。由于测试是在屏蔽房间外进行的,因此环境信号被记录下来。在每种情况下,环境图显示为黄色,梳状发生器显示为紫色。
图5 -频率:1至7.5 GHz,梳状频率:10 MHz,天线:圆锥。黄色痕迹是带有环境变送器的系统噪声地板。在这里,你可以看到当10 MHz梳驱动时,能量在大约6.5 GHz以上迅速下降。动态范围更好的分析仪可以显示这些缺失的梳子。
图6 -频率:1至7.5 GHz,梳状频率:25 MHz,天线:圆锥。黄色痕迹是带有环境变送器的系统噪声地板。在这里,你可以看到当25 MHz梳驱动时,能量持续到7.5 GHz左右。更少的梳子等同于更多的能量,因此,最高频率的振幅更高。
图5和图6显示了强谐波能量,在6.5 GHz以上开始下降。很难说这种下降是否是由于天线性能,但我怀疑发电机主要是在这些频率上失去了动力。
图7 -频率:100至1000 MHz,梳状频率:25 MHz,天线:“橡皮鸭”和Tekbox双锥。黄色痕迹是带有环境变送器的系统噪声地板。在这里,您可以看到当由25 MHz梳驱动时,振幅在天线谐振频率处达到峰值。
图8 -频率:100至1000 MHz,梳状频率:10 MHz,天线:“橡皮鸭”和Tekbox双锥。黄色痕迹是带有环境变送器的系统噪声地板。在这里,您可以看到当由10 MHz梳驱动时,振幅在天线谐振频率处达到峰值。还要注意,有更多的能量,因此可用的梳子低于200mhz。
图7和图8显示了高于200mhz的合理高水平谐波。在这以下,发射和接收天线由于其小的物理尺寸而变得效率低下。我无法看到任何低于100兆赫的重要信号,所以没有费心测量。
进行(直接)测试
对于直接连接到梳状发生器输出的测试,我使用了一个外部20 dB衰减器来保护分析仪输入,没有使用内部衰减,前置放大器=关闭,分辨率带宽仍然在9 KHz。图9显示了一般设置。
图9 -传导(直接)连接到梳状发生器的一般测试设置
图10 -梳状发生器的直接输出,使用10 MHz梳状器,从10 MHz到1000 MHz。振幅相当平坦,这在最常用的测量范围内是很重要的。
图10显示了从10到1000 MHz的强谐波能量。这是一种极好的平面,只有最好的平面才能与之匹敌。
图11 -梳状发生器的直接输出,从1到7.5 GHz,使用25 MHz梳状器。在7.5 GHz范围内几乎没有可用的振幅,在6.5 GHz和7 GHz之间有差距。动态范围更好的分析仪可以显示这些缺失的梳子。
图12 -梳状发生器的直接输出,从1到7.5 GHz,使用10 MHz梳状器。该分析仪的输出在6.4 GHz以上不可用,这是一个很好的理由,当需要测量6 GHz以上时,使用25 MHz梳频。动态范围更好的分析仪可以显示这些缺失的梳子。
在图11和图12中,我们可以看到在6.5 GHz以上突然下降。大多数辐射发射的商业测量停止在6 GHz,所以这可能不是大多数人的主要因素。
额外的应用程序
梳状发生器可用于许多其他应用。我用这些来比较一个消声室和另一个消声室,并帮助测量电缆共振。
室与室的比较-正如您所知,尽管符合性测试实验室力求完美,半消声室的测量可能没有您想象的那么准确。事实上,验证和校准测试允许与用于确认腔室性能的理论现场衰减测量偏差达±4 dB。
一个当地的合规测试实验室有两个10米的测量室,吸收器设计略有不同。我很好奇它们之间的对比如何,并使用了高级电磁应用模型USDS的梳状发电机,该发电机使用球形偶极子天线来比较两个室。
图13 -显示了比较。理想情况下,差值应该落在“零”垂直线上。然而,在100到300兆赫频带上,两个腔室的差异高达10到15分贝。在300和800 MHz之间,±5 dB的差异要好得多。在低频范围内的测量差异,许多产品往往会失败,导致“范围战争”,客户可能会尝试两个或更多的测试实验室,以获得“通过”。
图13 -使用梳状发生器测量两个10米试验箱之间的差异
电缆谐振-电缆谐振往往会加重连接到产品或系统的内部或外部电缆谐振点的谐波发射。通过将梳状发生器耦合到电缆上,可以识别出所产生的谐波共振。
在图14中,我们使用Beehive Electronics型号100C h场探头将Picotest J2150A梳状发生器的直接输出连接到电缆上。在频谱分析仪上添加另一个h场探头可以显示谐波共振。图15显示了屏幕截图。
图14 -使用梳状发电机连接到梳状发电机以激发电缆谐振的测试设置使用第二个h场探头,可以在频谱分析仪上采集和显示共振。
图15 - 62厘米长的电缆在208mhz的共振结果
总结
梳状发电机的应用可以远远超出简单的腔室测量。它可以作为测试射频源,并可用于谐振测量、滤波器测试和屏蔽有效性测量。
EMI Devices型号WJ10-25A梳状发生器与型号L1600-001天线套件似乎是一个高质量的仪器,可以产生有用的10 MHz或25 MHz谐波至6.5 GHz。这对大多数人来说可能不是问题,因为商业辐射发射测试通常停止在6 GHz。电池寿命没有被测量,但至少持续了几个小时的测试。这在验证或比较半消声室时很重要。
“F1”和“F2”标签似乎有点模糊,在测试过程中,我不得不多次确认哪个是10 MHz的梳子,哪个是25 MHz的梳子。我怀疑当你用得越多,它就会变成你的第二天性。当聚焦在1 GHz以上时,我发现25 MHz的梳子设置提供了最好的振幅。推荐。
参考文献
- 用梳状发生器测量电缆谐振,//www.dionika-online.com/measuring-cable-resonance-with-a-comb-generator/
- 回顾:Com-Power的传导排放梳状发电机,https://www.edn.com/review-com-powers-comb-generator-for-conducted-emissions/
- 回顾:辐射梳状发生器提供快速谐波测量,https://www.edn.com/review-radiating-comb-generator-provides-quick-harmonic-measurements/
- 回顾:Picotest J2150A谐波梳状发生器,https://www.edn.com/review-picotest-j2150a-harmonic-comb-generator/
- 回顾:AET USDS球形谐波梳状发生器,https://www.edn.com/review-the-aet-usds-spherical-harmonic-comb-generator/
- 测量电缆共振,https://www.edn.com/measuring-resonance-in-cables/
- DIY 6ghz梳状发电机,https://www.edn.com/diy-6-ghz-comb-generator/
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