预测试中的噪声抑制与消除技术

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1、预测试中的噪声抑制与消除技术

2、第1内容显示中随着电子技术的飞速发展，使得人们越来越多地享受到科技进步带来的诸多便利，但科技的发展也引发了一些问题，而恰恰是这些问题可能会带来很多麻烦，比如环境噪声问题，这里所说的噪声是指环境或背景中所存在的电磁噪声，从电磁场的角度，可以毫不夸张的说，我们现在所生活的世界里充满了各种各样的噪声，如果你打开RF频谱分析仪，就会发现这不是危言耸听。人为的噪声占有很大的比重，由于它的存在会直接影响测量，如果是在一个没有任何屏蔽的环境下，甚至会将有用信号完全淹没而导致测量失败。因此我们必须对环境噪声问题给予特别关注。事实上对如何消除和避免环境(背景)中的噪声对测试的影响这

3、个问题的争论由来已久，但到目前为止争论的双方都没有确凿的证据可以充分说明其正确性，本文将通过一些简单的实验来说明如何解决这一困扰人们很久的问题，而且是非常清楚和彻底的。噪声消除技术大多在下面两种情况中使用，即检定和测量。这里所说的检定技术是指在高水平噪声的环境中对被测物的辐射进行定位，众所周知，如果不采取一些环境噪声抑制技术，定位被测物的辐射是非常不准确的。测量技术中的噪声抑制要比检定中的要求要高，因为测量的目的就是要获得被测物准确的辐射水平。本文将以测量技术中的噪声抑制为核心，对噪声抑制的各种严格的要求进行说明，以求达到合理抑制噪声的目的。EMC测试设备制造公司所提供的仪器设备中一般采用了两

4、种背景噪声抑制和消除技术，第一种方法是首先测量背景噪声，之后让被测物(EUT)开机并进行第二次测量，然后在软件中用第二次测量的结果减去第一次测量的结果以剔除背景噪声(即差分技术)；第二种方法是使用双通道分析仪，可采用两种方案，其一是采用近场探头进行测量，同时利用远场天线的测试数据对近场探头的数据进行修正，并假定任何有意义的辐射都能在EUT的近场区检测出来，而且近场探头是对环境噪声是不敏感的。其二是同时使用两个远场天线，并将其中一个放置在距测试单元有意义的距离内，最终采用差分技术提取EUT的辐射。上述两种方法可以说各有千秋，但没有谁是完美的！比如方法一会因为背景噪声是涌动的而遇到很大的麻烦(事实

5、上在很多频段内噪声都是涌动的)，但这种方法的潜在优点是任何标准的EMC接收机或分析仪都可以采用；而与此相对方法二中的两个方案都需要使用特殊的双通道EMC分析仪，而且方案1中有一个明显的问题就是假定近场探头对背景噪声是不敏感的，事实上非常强的环境噪声会通过与EUT相连的缆线感应出来，其效果就好象是有一个近场信号产生了辐射。最主要的是方法一和方法二中的第二个方案都采用了差分技术，运用是否合理是这两种方法的关键，而且也是本文的主题。采用多种差分方法计算处于噪声环境中的EUT的辐射水平，其可信度或者说有效性是以假定同时存在两个或多个辐射源的情况下场强会增加为前提的。这看起来是显而易见的，而且是在开阔场

6、(OATS)测试中证明过的。众所周知，在标准测试环境中直接入射的信号与经地平面反射的信号相叠加，会使得场强增加约6dB，如果是在线性坐标中，这意味着增大了一倍。当然此时辐射源的强度是基本差不多的，而且这些辐射源是严格关联应该并且是同相，如果改变这种相位关系(比如改变天线的高度)效果就完全不一样了，所以说相位问题很重要，具体说对EUT的辐射和环境噪声信号的测量有什么影响？下面通过一些实验对这个问题进行研究。实验：在本实验中我们创建了一个已知的背景噪声和一个已知的EUT信号，研究两者同时存在的情况下利用一台EMC分析仪对场强进行测量的影响。在创建信号时考虑了信号类型，包括窄带和(或)宽带信号，这两

7、种类型的信号是非常常见的，无论是在EUT还是在环境中都存在。我们不应该假定任何一种消除技术都会对这两种信号的组合取得很好(或很差)的处理效果。表1中列出了可能的组合模式和相应的特点可能的组合模式背景噪声中的窄带信号背景噪声中的宽带信号EUT中的窄带信号如果频率间隔小于接收机的分辨率带宽，峰值将会合并(峰值包络)，此时信号的相位问题会使得复杂程度增加，相对来说是比较复杂的此时可采用平均值技术对宽带的噪声信号给予抑制，同时可使窄带(连续)信号不受影响EUT中的宽带信号根据定义，宽带的辐射相对说具有较为平坦的特性，因此宽带的辐射在存在窄带噪声的情况下也能很清楚的观察到这也是一种比较复杂的情况从中我们

8、不难发现任何消除技术所面临的最严酷的挑战是出现EUT的信号与环境噪声信号都属同一类型的情况，因此，我们的实验将对这两种情况进行研究。窄带实验在这个实验中将使用两台LaplaceInstrumenLtd公司的辐射参考源(ERS)，用其中一台来仿真背景(环境)场，另外一台来仿真EUT。LaplaceInstrumenLtd公司的辐射参考源(ERS)是非常通用的仪器，尤其可以产生具有连续(时域)辐射输出