喀呖声分析仪校准方法探讨

屈仁超

(江苏省电子信息产品质量监督检验研究院校准实验室，无锡 214073)



喀呖声分析仪校准方法探讨

屈仁超

(江苏省电子信息产品质量监督检验研究院校准实验室，无锡 214073)

本文简述了喀呖声分析仪的基本工作原理，主要介绍了如何利用本实验室的现有仪器对喀呖声分析仪的中心频率、正弦波电平测量、脉冲响应测量以及喀呖声测量的校准方法。

喀呖声；脉冲响应；连续波脉冲

0 引言

喀呖声(click)分析仪(本文以校准SCHAFFNER公司生产的DIA1512D喀呖声分析仪为例来说明)也叫断续骚扰分析仪，是家用电器、电动工具等产品电磁兼容测试的重要仪器之一，用来对诸如开关操作所引起的骚扰信号的幅度、发生率和持续时间进行自动评定。其测量误差将直接影响到被检家电产品是否符合相关标准的判断，所以必须对其进行定期校准，以保证其测试结果的准确可靠。

1 基本原理

喀呖声分析仪是由简易的EMI接收机和时间判定电路及计数电路组成。DIA1512D呖声分析仪由电脑通过相关软件控制操作(以下说明把电脑及软件部分省略)，EMI接收机用来测量特定频率下的准峰值电平，一般有四个频率模块：150kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz；时间判定电路及计数电路用来判断超过电平设定限值的骚扰信号的持续时间、间隔时间，确定是否为喀呖声以及短喀呖声和长喀呖声，分别计数并计算喀呖声率(Nclickrate)。基本原理如图1所示。

图1 喀呖声分析仪原理框图

2 中心频率的校准

DIA1512D喀呖声分析仪有四个频率模块：150kHz、500kHz、1.4MHz和30MHz，其中心频率可能有偏差，但不能超过标称中心频率的±2%。因此，校准标准仪器需要一台频率准确、输出幅度稳定的信号发生器，本校准采用高性能AgilentE8257D信号发生器，校准原理图如图2所示。

图2 频率校准原理图

E8257D信号发生器和DIA1512D喀呖声分析仪都开机并预热30min以上，按图2用射频电缆相连，DIA1512D喀呖声分析仪每个频率模块的电平限值都设定为60dBμV，并进行自校，若自校全通过，则继续往下，若某一频率模块没通过，说明该模块有问题，以下就不要对该模块进行校准了，只对自校通过的模块进行校准。

为了校准方便，喀呖声分析仪的测试时间尽量设定长些，选中150kHz频率模块，E8257D信号发生器频率设定150kHz、幅度设定60dBμV，打开输出，以0.1kHz频率步进上下改变频率，直到喀呖声分析仪指示最大电平为止，此时的信号发生器频率就是喀呖声分析仪150kHz频率模块的中心频率。

同样，500kHz、1.4MHz和30MHz频率模块的中心频率的校准跟150kHz频率模块的校准大同小异，选择相应的频率模块，信号发生器E8257D频率设定相应的频率，电平不变，频率步进也是0.1kHz，上下改变频率，直到喀呖声分析仪指示最大电平为止，此时的信号发生器频率就是喀呖声分析仪相应频率模块的中心频率。

3 正弦波电平测量的校准

DIA1512D喀呖声分析仪正弦波电平测量准确度应优于±2dB，校准时需要一台信号发生器，还是用E8257D，为了提高校准准确度，需要一台N5530S测量接收机系统。校准原理图如图3所示。

图3 正弦波电平校准原理图

图3所示仪器都开机并预热30min以上，信号发生器的输出用射频电缆与喀呖声分析仪的输入相连，喀呖声分析仪每个频率模块的电平限值仍都设定为60dBμV，因前面60dBμV电平已经自校过，此时就不再自校了。

喀呖声分析仪的测试时间也尽量设定长些，选中150kHz频率模块，E8257D信号发生器频率设定为之前所测150kHz频率模块的实际中心频率，幅度设定60dBμV，打开输出，以0.1dB电平步进上下改变幅度，直到喀呖声分析仪条形指示的电平刻度为0dB，保持信号发生器频率和幅度不变，用同样的射频电缆把信号发生器的输出与N5530S测量接收机系统的输入相连，此时测量接收机系统的电平读数就是喀呖声分析仪150kHz频率模块在60dBμV电平上测量的校准值。

同样，500kHz、1.4MHz和30MHz频率模块在60dBμV电平上测量的校准跟150kHz频率模块的校准大同小异，选择相应的频率模块，E8257D信号发生器频率设定相应的实测中心频率，其它操作同上。然后，在45dBμV、80dBμV和100dBμV电平上按上述方法校准，并且在不同的电平上都要事先进行自校。

4 脉冲响应的校准

DIA1512D喀呖声分析仪的检波方式为准峰值检波，必须进行脉冲响应校准，在调谐频率上对基准试验脉冲的响应应与调谐频率上对未调制正弦波信号的响应相等，误差不得超过±1.5dB。校准时需要一台基准试验脉冲发生器，IGUU2916EMI校准脉冲信号发生器完全满足要求。校准原理图如图4所示：

图4 脉冲响应校准原理图

按图4用射频电缆把EMI校准脉冲信号发生器的A/B频段脉冲输出端口与喀呖声分析仪的输入相连，喀呖声分析仪每个频率模块的电平限值都设定为60dBμV，并再进行自校。

EMI校准脉冲信号发生器设到B频段(150kHz～30MHz)脉冲信号，脉冲重复频率设为100Hz，输出电平设到60dBμV。喀呖声分析仪开始测试，选中150kHz频率模块，EMI校准脉冲信号发生器以1dB电平步进上下改变幅度，直到喀呖声分析仪条形指示的电平刻度为0dB左右(因为EMI校准脉冲信号发生器IGUU2916的电平步进最小是1dB，所以不一定能使喀呖声分析仪条形指示的电平刻度正好为0dB)，估计喀呖声分析仪条形指示的电平刻度为0dB时的EMI校准脉冲信号发生器的电平值(估计误差小于±0.5dB)，这个电平值与之前的正弦波电平测量的校准值之差是否在±1.5dB以内，这个差值就是150kHz频率模块的脉冲响应。

喀呖声分析仪分别选中500kHz、1.4MHz和30MHz频率模块，EMI校准脉冲信号发生器设到B频段不变，脉冲重复频率也设为100Hz，同样按上述方法分别测得500kHz、1.4MHz和30MHz频率模块的脉冲响应。

5 喀呖声的校准

喀呖声的校准是DIA1512D喀呖声分析仪校准的特点，也是校准的难点，因为本校准实验室没有标准喀呖声发生器，必须想办法利用现有的标准仪器来模拟标准喀呖声。根据喀呖声的定义，标准GB/T 6113.1—1995给出了标准的喀呖声试验信号波形，由波形不难看出喀呖声试验信号属于连续波的脉冲调制信号，不过脉冲调制是非周期的，并且脉冲宽度以及脉冲间隔长短不一，有的是单个脉宽9.5ms(10.5ms、190ms和210ms)连续波脉冲，有的是间隔180ms(130ms和210ms)、脉宽30ms双连续波脉冲，等等。经过研究，E8257D信号发生器能满足部分要求：有脉冲调制、脉宽在10ns～42s范围内可变(标准只要求在110μs～1.3s范围内可变即可)、周期70ns～42s可变、上升/下降时间远小于40μs(标准要求不大于40μs)，但只能产生周期脉冲调制，很显然不能完全满足标准要求。进一步研究发现E8257D信号发生器脉冲调制有外触发输入，如果给一个外触发脉冲信号，E8257D就能输出连续波脉冲(脉宽在10ns～42s范围内可变)，而HP8165A脉冲信号发生器可以产生1个或n个脉冲(脉冲频率在1mHz～50MHz范围内可变)，这样两台仪器组合就基本满足要求。校准原理图如图5所示：

图5 喀呖声校准原理图

5.1 单个短喀呖声校准

按图5用射频电缆把E8257D的输出与喀呖声分析仪的输入相连、HP8165A的输出与E8257D的触发输入相连。喀呖声分析仪每个频率模块的电平限值都设定为60dBμV，选中150kHz频率模块；E8257D信号发生器频率设定为之前所测150kHz频率模块的实际中心频率、幅度设定为65dBμV，设定脉宽为9.5ms的内脉冲调制(内脉冲周期设为1s或者更长些)及外触发方式，打开输出；HP8165A脉冲信号发生器设为50%方波，频率1kHz(此时频率没有特殊要求)，脉冲数为1，输出幅度为1V正脉冲。喀呖声分析仪启动测量，按一下HP8165A脉冲信号发生器的“MAN”键，此时喀呖声分析仪应该记录一个短喀呖声。同样，500kHz、1.4MHz和30MHz频率模块跟150kHz频率模块类似，不再赘述了。

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5.2 单个长喀呖声校准

跟上面设置大致相同，不同点是E8257D信号发生器设定脉宽分别为10.5ms和190ms的内脉冲调制进行校准，此时喀呖声分析仪应该记录一个长喀呖声。

5.3 单个非喀呖声校准

和单个短喀呖声校准类似，不同点是E8257D信号发生器设定脉宽为210ms的内脉冲调制进行校准，此时喀呖声分析仪应该不记录喀呖声。

5.4 间隔180ms/脉宽30ms双连续波脉冲(非喀呖声)校准

与单个短喀呖声校准类似，不同点是：E8257D信号发生器设定脉宽为30ms的内脉冲调制；HP8165A脉冲信号发生器频率设为4.762Hz(即周期约为210ms，因为间隔180ms+脉宽30ms等于210ms)，脉冲数为2，进行校准，此时喀呖声分析仪应该不记录喀呖声。

5.5 间隔130ms/脉宽30ms双连续波脉冲(一个长喀呖声)校准

5.6 间隔210ms/脉宽30ms双连续波脉冲(两个长喀呖声)校准

同样与上述类似，不同点就是HP8165A脉冲信号发生器频率设为4.167Hz(即周期约为240ms，因为间隔210ms+脉宽30ms等于240ms)进行校准，此时喀呖声分析仪应该记录两个长喀呖声。

5.7 喀呖声率N校准

根据喀呖声率的定义(1min内的喀呖声数)，喀呖声率的校准可以和单个短喀呖声校准方法类似，不同点就是HP8165A脉冲信号发生器的频率设为1Hz，脉冲数为60，进行校准，此时喀呖声分析仪应该记录60个短喀呖声，同时喀呖声率也应该为60。

6 结束语

以上对DIA1512D喀呖声分析仪的校准只能说达到了基本校准要求，分析还不够全面，根据相关标准还有许多喀呖声试验信号需要校准。另外，DIA1512D喀呖声分析仪只符合老的标准GB/T 6113.1—1995，和新标准GB/T 6113.101—2008有些差异，但校准方法应该差不多。通过对多台喀呖声分析仪校准证明，以上校准方法是切实可行的。

[1] GB/T 6113.1—1995无线电骚扰和抗扰度测量设备规范

[2] GB/T 6113.101—2008无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-1部分：无线电骚扰和抗扰度测量设备测量设备

[3] JJF 1173—2007测量接收机校准规范

[4] GB 4343.1—2003电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第一部分:发射

[5] DIA 1512D喀呖声分析仪使用说明书

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.10.15