调整DS1086L的抖动范围和抖动频率对EMC测量的影响

DS1086L为3.3V扩频振荡器，用于符合电磁兼容性（EMC）标准（如FCC part 15或CISPR 22）的应用。理想情况下，这种架构的峰值功率衰减始终与抖动跨度和输出频率与抖动频率之比成正比。本应用笔记讨论了由于功率谱测量方式而产生的这些参数的实际限制。

介绍

DS1086L为3.3V扩频振荡器，用于关注符合电磁兼容性（EMC）标准（如FCC part 15或CISPR 22）的应用。DS1086L的输出为占空比为50%的方波，通过三角波进行频率调制，产生具有较低峰值功率水平的平坦宽带频谱。

理想情况下，在这种架构下，峰值功率衰减始终与抖动跨度和输出频率与抖动频率之比成正比。本应用笔记讨论了由于功率谱测量方式而产生的这些参数的实际限制。

功率谱中的抖动跨度和频率

用三角波调制方波的频率会产生一个带宽，该带宽由基频周围的单个谱线组成。调制频率（fD）确定谱线的间距（见图1b），抖动跨度（D%）确定信号关于基频的带宽。图1所示为低于原始输出频率的所有附加谱线，与DS1086L的下调方案一致。

图1.非抖动和抖动振荡器的频谱分量。

抖动振荡器功率谱中的峰值功率衰减源于抖动振荡器和非抖动振荡器向给定负载提供相同数量的功率。一个无抖动振荡器（图1a）在一个频率下提供所有信号功率。抖动信号（图1b）的功率通过多条谱线传递，每条谱线的功率水平较低。增加抖动百分比（图1c）和降低抖动频率（图1d）都会增加谱线的数量，从而降低任何一条谱线的功率。

计算与窄带源相比的预期峰值功率衰减的公式如下：

仅当抖动频率足够高，每个测量带宽只有一条谱线时，此公式才准确。这种现象描述如下，图2对此进行了说明。

图2.理想的抖动频率和在较低频率下抖动的影响。

测量带宽的影响

分辨率带宽是用于单个测量点的滤波器带宽，显示在频谱分析仪的屏幕上。它通常是分析仪上混频器之后的带通滤波器，用于选择将呈现给检测器的频率范围。选择较窄的带宽可提高分析仪识别相邻频率的能力。

扩频振荡器测量期间使用的分辨率带宽对测量的水平有深远的影响，原因有两个。第一个原因是用于测量的分辨率带宽决定了什么是窄带信号，什么是宽带信号。如果具有100Hz带宽且其频率在1kHz带通滤波器范围内的信号，则分析仪可以通过一次测量轻松检测整个信号的功率电平。这使得100Hz信号相对于分析仪的电流设置很窄。如果信号的带宽变为10kHz，同时保持相同的功率电平，则分析仪将仅读取每次测量的部分功率，因为无法在一个分辨率带宽内测量整个信号。因此，DS1086L抖动百分比应设置得足够高，使被测信号比分辨率带宽宽，否则不会因为信号被认为是窄带而测量到EMI改善。EMI相对于非抖动信号会衰减，但它不会因此进行测量，这在尝试符合EMC标准时很重要。

分辨率带宽和抖动之间的第二个关系是，如果降低抖动频率会增加衰减，则抖动频率必须大于分辨率带宽。这种情况是正确的，因为当一个测量带宽内存在多条谱线时，测量带宽内所有谱线的功率将加起来产生与带宽内一条谱线相同的功率（图 2）。因此，一旦抖动频率低于分辨率带宽，进一步降低衰减公式确定的抖动频率就不再有任何衰减优势。应该注意的是，本声明并不意味着抖动频率不应低于分辨率带宽。

通常，关注的测量带宽是满足FCC第15部分B类标准所需的带宽。第15部分要求使用30kHz测量带宽检测9MHz以下的频率，并使用30kHz测量带宽测量1MHz至120GHz之间的频率。DS1086L的抖动频率在4.1kHz至32.5kHz之间，具体取决于抖动速率设置和主振荡器频率。对于30MHz以上的测量，每次测量总是有多条谱线，因此使用任何特定的抖动频率设置都没有明显的好处。较低的抖动频率设置仍然有一个不明显的好处，即它们可以减少由内部带宽限制引起的轻微峰值，这些峰值可以在扩频带宽的边缘看到。对于低于30MHz的频率，降低抖动频率可提供更大的衰减，直到抖动频率低于9kHz测量带宽。

扩频振荡器对谐波测量的影响

正弦波在频域中显示为单个谱线（增量函数），其幅度等于信号的功率。具有相同频率的方波具有与相应正弦波相同的频率出现的基频分量，但振幅仅为方波功率的64%。其余功率分布在奇次谐波处，幅度为 1/n 滚降，其中 n 是 n千奇谐波。

扩频振荡器可以看到与测量谐波成分相关的额外优势。调频方波的奇次谐波带宽等于谐波数乘以基频处方波带宽（见图3）。更宽的带宽是谱线分离的结果，这减少了每个测量带宽的谱线数量。当使用120kHz FCC测量带宽检查振荡器时，这种现象尤其重要。如前所述，当使用1086kHz测量带宽时，DS120L总是有多条谱线接近基频，但是当谱线在谐波处分离时，峰值功率会降低到1/n以下。谐波滚降约为1/n3/2直到谱线分开得足够远，以至于每个测量带宽只有一条谱线。

图3.抖动振荡器谐波的频谱含量。

非抖动信号（如低抖动晶体振荡器）不能从带宽变宽现象中受益的原因是带宽比测量带宽窄得多。当查看 3RD或 5千谐波，与3kHz测量带宽相比，5倍或120倍信号带宽仍然是窄带，因此在一次测量中仍可检测到所有能量。

结论

DS1086L为扩频振荡器，能够改变抖动范围和抖动频率。改变抖动范围和频率可用于优化基频及其谐波下的测量EMI性能。为了建设性地改变这些参数，除了应用的时序需求外，还必须了解EMI测量带宽的影响。

审核编辑：郭婷