查找嵌入式系统中噪声来源的助手——混合域示波器

为简便地看到无线电中的数据包传输，我们在时域视图中增加了RF随时间变化曲线。标有“A”的橙色曲线显示了瞬时RF幅离随时间变化。标有“f ”的橙色曲线显示了相对于画面中心频率的瞬时RF频率随时间变化。绿色曲线(通道4)显示了到模块的电流。可以看到，电流从数据包之间接近0上升到传输期间大约40 mA。黄色曲线(通道1)显示了模块电源电压上的AC纹波。注意在传输期间只有很小的电压暂降。

上图是在使用干净的实验室电源供电的模块中获得的，这在实际环境中很难实现，但可以作用实用参考。图4显示了相同的RF信号，但使用升压型开关电源为无线电模块供电。升压稳压器因产生噪声而臭名昭著，但它允许使用一个或两个碱性或镍镉单元及相对较少的器件，降低了成本。注意被调制信号底部的噪声提高。在发送的信号附近，噪声至少要比干净的电源高5 dB。噪声已经容易地显现在电流波形和电压波形中。额外的噪声还会令从发射机收集这些数据所使用的接收机上的信号信噪比劣化，降低无线电系统的有效范围。

图4. 开关电源的频谱和电源测量结果

可以使用商用EMI电流探头测量来自电源的噪声，电流探头用来观察来自图5中开关装置的噪声。在本例中，开关装置由电阻器和小型电容器提供载荷。MDO中的自动标记功能用来显示电源发出的最明显的七个信号的频率和幅度。MDO4000系列可以提供最多11个自动标记，用绝对值显示结果，或作为相对值显示参考最大信号的结果。最高值一直表示为红色参考(Red Reference)标记。注意基础频率和二阶谐波的电平大体相同，约为30 dBuA。屏幕的上半部分显示了MCP1640 IC开关晶体管上的波形。我们使用测量功能显示开关频率，确认RF标记测量。

图5. 到等效载荷的电源开关噪声

在电源驱动RF电路板时，噪声功率的时域画面和频域画面变化。图6显示了相同的电源噪声及额外的信号。注意二阶谐波下降，但有许多其它低电平噪声。部分噪声可能会给无线电接收机的运行带来很大干扰，需要认真评估。

图6. 使用升压转换器的电源和电路板噪声

数字电路板可能会产生噪声，如图7所示。可以使用一只单线探头，查找噪声来源、幅度和频率。这里，在220 MHz范围内有明显的噪声。自动标记显示868 MHz发送信号及不想要的信号的最高电电平。我们使用手动标记测量最高电平噪声的频率范围。手动标记中显示的测量数据还包括关心的信号的噪声密度。了解这类噪声功率可能会非常重要，因为视无线电接收机结构，接收机灵敏度可能受到各种频率上的噪声影响。

图7. 在使用升压转换器时来自数字电路板的宽频谱噪声