示波器定位EMI干扰问题案例

图1 整体测试设备连接示意图

设备主体为发送接收机，发射模块通过连接发射天线发送射频信号，再通过接收天线接收信号到接收模块处理，最终通过RX out口连接到频谱仪对接收信号进行测量。

但客户在测试中发现，即使没有打开发射模块，甚至没有连接发射天线的情况下，通过RX out口也发现有输出的单频信号，频率并在不定期的变化，从40多MHz至70多MHz不等，该信号正好处于发送接收机的工作频段，因此严重影响整个系统的工作。如图2所示。

图2 未开发射模块未接发送天线仍出现RX out有信号输出

客户急需解决的问题是：
1、找到该干扰信号（40多MHz至70多MHz不等的单频信号）的具体来源：是来自空间辐射？还是来自发送接收机本身？如果来自发送接收机本身，具体来自于哪个地方？
2、分析产生该干扰信号的具体原因。

针对这两个问题，R&S公司提出通过RTO示波器 + HZ-15近场探头的方案进行干扰源定位。具体测试过程如下：

一、定位干扰源

步骤一
使用RTO示波器的频谱分析功能，连接RS H 400-1磁场探头(HZ-15近场探头包括3个磁场探头和2个电场探头)。使用磁场探头对发送接收机各个部分进行探测。发现在发射模块和电源模块并没有出现干扰信号，但在接收模块部分探测到干扰，并且该干扰信号和频谱仪中观测到的干扰信号一致。如图3所示。

图3 使用RTO示波器EMI功能定位干扰信号

因此可以判断，干扰源出自接收模块。但此时还不能判定该干扰源是有接收模块自己产生还是由外部空间辐射进来的。因此还需进一步测试。

步骤二
RTO示波器的另一通道连接相同的天线，直接测试空间辐射的频谱。同时也对磁场探头探测的频谱进行同时观察（RTO示波器能同时观测最多4路频谱）。如图4所示。

图4 RTO示波器同时观测空间辐射和接收模块频谱

先将发送接收机电源关闭，这时观测到无论是空间辐射的频谱还是接收模块处近场探测到的频谱干扰都消失，只有底噪声。因此可以判断，干扰信号并不是来自于空间辐射。
再将发送接收机电源打开，这时观测到空间辐射频谱和接收模块处近场探测到的频谱均出现了干扰信号，并和之前观测到的干扰信号一致。因此可以判断，干扰信号来自于接收模块处产生，并且通过接收天线辐射了出去，在空间中都造成了干扰。

本节结论
通过以上测试定位，可以得知该40多MHz至70多MHz不等的单频信号干扰并不来自于空间辐射，而是由发送接收机的接收模块自己产生。而接收模块具体产生的位置需要将该模块拆开才能判定，这部分工作客户将会把发送接收机返回厂家，由厂家完成整改。

二、分析干扰信号产生原因

由于该单频干扰信号在发送接收机电源刚打开就会产生，而且是在发射模块、接收模块都还没有工作的时候。因此分析有可能是由于端口的匹配问题使得在接收模块处形成了自激振荡电路，并且发送接收机的工作频段就是40多MHz至70多MHz，因此极有可能形成该频段范围内的自激振荡。自激振荡现象及基本原理框图如下所示：

图5 自激振荡现象

图6 自激振荡原理框图

通过移动接收模块处的信号线或者地线，可以观察到干扰信号的频率在无规律变化，但都为单频信号，且均处于40多MHz至70多MHz区间。将连接频谱仪的RX out端口线缆取下，连接接收天线的RX in端口线缆取下，均换上50Ω匹配阻抗，如下图所示：

图7 端接50Ω阻抗测试干扰信号

使用RTO示波器，用近场探头探测干扰，发现此时仍存在干扰信号，频率较之前连接接收天线和频谱仪时有所变化，但还是处于40多MHz至70多MHz区间。分析由于阻抗的变化，造成自己振荡频率的变化。

三、结论

综合以上测试可以看出：
1、该干扰信号（40多MHz至70多MHz不等的单频信号）并非来源于空间辐射，而是由上电后发送接收机的接收模块自己产生。而接收模块具体产生的位置需要将该模块拆开才能判定，这部分工作客户将会把发送接收机返回厂家，由厂家完成整改。
2、该干扰信号（40多MHz至70多MHz不等的单频信号）产生原因推断是由接收模块自激振荡产生。真正确定还需将模块拆开，返回厂家确定整改。

示波器配置：