這個(gè)方便的工具可讓您在高達(dá) 3 GHz 的頻率下測(cè)試有源和無(wú)源元件。我嘗試了早期的裝置，將其用于輻射和傳導(dǎo) EMI 發(fā)射測(cè)試。

時(shí)隔近十年，Picotest 推出了新版本的諧波梳狀噴油器（發(fā)電機(jī)）。J2150B（495 美元）是我想要為我的實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備的部件之一，所以我買了一個(gè)。

梳狀發(fā)生器產(chǎn)生諧波偽影，作為其非線性行為的一個(gè)特征。它們由二極管和放大器組成，以產(chǎn)生高階諧波的寬帶頻譜，工程師可以使用這些高階諧波來(lái)表征設(shè)備。由于其非線性性能，它們通常僅限于對(duì)有源器件進(jìn)行全面表征。但是，您也可以表征無(wú)源設(shè)備。這篇評(píng)論是基于我的使用和經(jīng)驗(yàn)。我與 Picotest 沒(méi)有任何聯(lián)系。

圖 1.J2150B 裝在這個(gè)盒子里。

J2150B 采用小型封裝（圖 1）。其尺寸為 6.6 cm × 2.5 cm × 1.4 cm，包括連接器（圖 2）。外殼是 3D 打印的，沒(méi)有密封，這意味著我可以打開它看到里面。外殼內(nèi)的電路板有點(diǎn)擺動(dòng)，我認(rèn)為這是因?yàn)橥鈿に坪醪皇亲罱K的、精致的版本。從圖片上看，以前的型號(hào)似乎更好，但了解 Picotest 的質(zhì)量，我相信這是一個(gè)預(yù)發(fā)布單元。

編者注：根據(jù) Picotest 的說(shuō)法，該公司故意沒(méi)有將外殼粘合在一起，這提供了對(duì)內(nèi)部電路的訪問(wèn)。該單元是一個(gè)原型。

圖 2.J2150B 足夠小，可以放在手掌或口袋里。

在我的設(shè)備上，按鈕與外殼的其余部分分開，并且沒(méi)有薄膜或類似的東西。因此，它有時(shí)效果不佳?？紤]到這是一個(gè)早期單位，這是可以理解的。

特性

表 1 顯示了 J2150B 的電氣和射頻特性。數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示，諧波可以覆蓋高達(dá)1.5 GHz的頻率范圍;我們稍后會(huì)檢查一下。

表 1.J2150B 規(guī)格（圖片：Picotest）

其他特點(diǎn)是外形小巧和 USB 供電功能（即使使用電池組）。輸出是直流耦合的，因此需要一個(gè)直流阻斷器來(lái)避免損壞頻譜分析儀的前端（直流不是射頻接收器的朋友）。圖3顯示了梳狀發(fā)生器和直流阻斷器。

圖 3.直流阻斷器保護(hù)頻譜分析儀的輸入。表 2.J2150B作模式。（圖片：picotest）

表 2 解釋了梳狀發(fā)生器的五種工作模式。模式 1 在模式 2、3 和 4 之間循環(huán)。模式 5 是簡(jiǎn)單的 10 kHz 方波、50% 占空比，適用于示波器探頭校準(zhǔn)。模式 2、3 和 4 以 1 kHz、100 kHz 和 10 MHz 間隔生成脈沖。后者是此型號(hào)與之前型號(hào)之間的區(qū)別，后者在模式 8 中的頻率為 4 MHz。至少，這是使用說(shuō)明書和技術(shù)規(guī)格中所述的：使用 600 MHz 示波器的測(cè)量結(jié)果顯示頻率仍為 8 MHz。由于看起來(lái)是預(yù)系列產(chǎn)品，他們可能忘記更新使用說(shuō)明書或梳狀發(fā)生器本身的固件。然后，我嘗試用我的 100 MHz Rigol DS1054 對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，我得到了相同的結(jié)果，如圖 4 所示。

圖 4.在模式 4 下采集脈沖，頻率為 600 MHz

一旦梳子插入 USB 插座，模式 1 就是默認(rèn)值（在模式 2、3 和 4 的三個(gè)頻率之間循環(huán)）。通過(guò)按住 MODE 按鈕至少 1 秒鐘即可在其他模式之間切換。三個(gè) LED 將根據(jù)表 2 中的表格改變顏色。

穩(wěn)定性和上升時(shí)間

梳狀發(fā)生器可以用作“已知脈沖”的參考源，因此，它可以有多種用途。作為已知源，它的頻率和幅度都應(yīng)該穩(wěn)定。示波器可以檢查脈沖形狀和其他參數(shù)，例如上升時(shí)間和頻率（或周期，兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔）。

圖 5.黃色跡線顯示開機(jī)后峰值的初始狀態(tài)。紫色跡線顯示最大保持跡線，而青色跡線顯示最小保持跡線。

為了檢查穩(wěn)定性，我使用了頻譜分析儀和圖 5 所示的三個(gè)跡線。黃色跡線是梳狀發(fā)生器從帶有集成開關(guān)的 USB 電纜通電后立即測(cè)量的跡線。此跟蹤會(huì)立即凍結(jié)以捕獲初始狀態(tài)。紫色跡線設(shè)置為最大保持，青色跡線設(shè)置為最小保持。通過(guò)在屏幕上顯示單個(gè)脈沖，我能夠使用標(biāo)記監(jiān)控幅度的變化：最大保持標(biāo)記減去最小保持標(biāo)記給出了隨時(shí)間變化的總偏移。梳狀發(fā)生器保持開啟并工作約 45 分鐘，結(jié)果如圖 5 所示。圖 6 顯示了所使用的設(shè)置。

圖6.我將此設(shè)置與頻譜分析儀一起使用，以評(píng)估梳狀發(fā)生器在模式 4 下隨時(shí)間變化的穩(wěn)定性。

現(xiàn)在讓我們來(lái)研究一下上升時(shí)間。Picotest 宣稱在 470 ps 和 270 ps 之間：我使用 600 MHz、10 GS/s 示波器測(cè)得的功率小于 900 ps。這確實(shí)是有道理的，因?yàn)槿绻盘?hào)的上升時(shí)間為 470 ps，則意味著它的頻率分量高達(dá) 2 GHz（上升時(shí)間的倒數(shù)）。圖7顯示了模式4（8 MHz）下脈沖的采集。

圖7.10 Gsa/sec 的 600 MHz 示波器在模式 4 下捕獲單個(gè)脈沖。

應(yīng)用

SAC或FAR中的輻射發(fā)射：表影響的檢查

圖8.用于在電波暗室內(nèi)進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試的俯視圖臺(tái)設(shè)置。（圖片：CISPR 16-1-1）

參與完全一致性測(cè)試的 EMC 測(cè)試工程師必須考慮測(cè)量輻射發(fā)射時(shí)所用表格的影響。事實(shí)上，桌子的材料在相對(duì)介電常數(shù)方面應(yīng)與精確特性相匹配，εr.CISPR 16-1-4 解釋了該方法。圖 8 顯示了根據(jù) CISPR 16-1-1 進(jìn)行表評(píng)估的俯視圖設(shè)置，而圖 9 顯示了在電波暗室內(nèi)準(zhǔn)備的設(shè)置側(cè)視圖。梳狀發(fā)生器連接到合適的天線，該天線的尺寸應(yīng)該很小，以符合標(biāo)準(zhǔn)中解釋的距離。有表和不帶表的兩次測(cè)量值之間的差值提供了表的影響，按頻率，以 dB 表示。

圖9.用于在電波暗室內(nèi)進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試的側(cè)視臺(tái)設(shè)置。（圖片：CISPR 16-1-1）

擁有一個(gè)小型梳狀發(fā)生器可以使此檢查更容易，并且通過(guò)添加電池組和短射頻電纜，設(shè)置就完成了。我會(huì)使用模式 4，因?yàn)轭l率跨度很大，通常從 30 MHz 到 1500 MHz。但我們甚至可以超越，我想說(shuō)最高可達(dá) 3 GHz。圖 10 顯示了梳狀發(fā)生器的寬范圍頻率發(fā)射設(shè)置，圖 11 顯示了模式 4 下 30 MHz 至 3000 MHz 的頻率范圍。我使用泰克RSA306B在模式 4 下看到了梳狀發(fā)生器的非常壯觀的實(shí)時(shí)發(fā)射：在 3 GHz 時(shí)，電平約為 -60 dBm，即 47 dBμV，帶寬為 100 kHz。

圖 10.此設(shè)置顯示了連接到泰克RSA306B實(shí)時(shí) USB 頻譜分析儀的梳狀發(fā)生器。圖 11.頻譜圖顯示了梳狀發(fā)生器在模式 4 下從 30 MHz 到 300 MHz 的輸出。

傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試：檢查測(cè)量鏈

類似的應(yīng)用使用梳狀發(fā)生器來(lái)檢查傳導(dǎo)發(fā)射的設(shè)置。在這種情況下，使用梳狀發(fā)生器可以輕松快捷，因?yàn)槭釥畎l(fā)生器是眾所周知的射頻峰值源。

測(cè)量非常簡(jiǎn)單。我需要一根電纜將電源插頭連接到射頻連接器（從 BNC 向上）。電纜的一側(cè)有一個(gè)電插頭，另一側(cè)有一個(gè)適用于梳狀發(fā)生器的連接器。出于安全原因，應(yīng)斷開來(lái)自線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) （LISN） 的 EUT 電源。這樣做可以避免電源電壓和梳狀發(fā)生器的射頻輸出之間的直接連接，這將永久損壞它并可能導(dǎo)致觸電。

通過(guò)將之前的測(cè)量值與實(shí)際值進(jìn)行比較，我們能夠發(fā)現(xiàn)測(cè)量鏈中的故障。我發(fā)現(xiàn)，特別是對(duì)于測(cè)試逆變器和大電流設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室，檢查 LISN 非常重要，因?yàn)楦唠娏髅}沖會(huì)損壞 LISN 本身或限制器，但沒(méi)有任何外部燃燒跡象。圖 12 顯示了傳導(dǎo)發(fā)射的測(cè)量鏈驗(yàn)證設(shè)置。我沒(méi)有交流 LIS，所以我使用了直流 LISN，但原理是一樣的。從左起：電池組、梳狀發(fā)生器、直流模塊、Tekbox 的 DC LISN。同軸電纜通過(guò) Leo Bodnar 的瞬態(tài)限制器（包括 10 dB 衰減器）連接到 Rigol DSA 815 頻譜分析儀。

圖 12.通過(guò)此測(cè)試設(shè)置，我可以驗(yàn)證 LISN 的傳導(dǎo)發(fā)射。

電纜屏蔽和諧振

梳狀發(fā)生器的最終應(yīng)用是尋找諧振并檢查電纜屏蔽。關(guān)于這一點(diǎn)已經(jīng)寫了很多文章;在我看來(lái)，在參考文獻(xiàn)下，我收集了最有趣的。

我正在嘗試一種方法，通過(guò)在屏蔽電纜的內(nèi)線和屏蔽層本身之間傳導(dǎo)脈沖，不僅耦合梳狀發(fā)生器的脈沖，而且耦合在任何類型的電纜上。在 Min Zhang 博士的視頻中（參見參考文獻(xiàn)），您可以看到一個(gè)盒子這樣做。在圖 13 中，我使用了幾個(gè)分線板，并通過(guò)添加 SMA 連接器對(duì)其進(jìn)行了修改。這樣做可以讓我將梳狀發(fā)生器的輸出連接到不同類型的電纜。圖 14 顯示了連接到 USB、串行和 HDMI 電纜進(jìn)行測(cè)試的 J2150B。所有這些電纜都是屏蔽的。

圖 13.修改為添加 SMA 連接器以方便與梳狀發(fā)生器的輸出耦合的分線板示例。圖 14.修改后的分線板讓我可以將梳狀發(fā)生器連接到不同的電纜。

總結(jié)

J2150B 梳子發(fā)生器是一款小巧但功能強(qiáng)大的工具，可以方便地放在口袋里。我沒(méi)有涵蓋 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中低頻信號(hào)注入的全部應(yīng)用范圍，主要是因?yàn)槲覜](méi)有必要的電路板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。您可以通過(guò)訪問(wèn) Picotest Insights 頁(yè)面找到有趣的文章。