介绍

DS1086L是一款3.3V扩频振荡器，用于关注符合电磁兼容性(EMC)标准的应用，如FCC part 15或CISPR 22。DS1086L的输出是50%占空比的方波，由三角波调制频率，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，峰值功率衰减总是与抖动跨度和输出频率与抖动频率之比成正比。本应用说明讨论了由于测量功率谱的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，这个带宽由大约基本频率的单个谱线组成。调制频率(f(D))决定了谱线的间距(见图1b)，而抖动跨度(D%)决定了信号在基频附近的带宽。图1显示了原始输出频率以下的所有附加谱线，这与DS1086L的降调制方案一致。

在抖动振荡器的功率谱中看到的峰值功率衰减来源于抖动振荡器和未抖动振荡器向给定负载提供相同功率的事实。无抖动振荡器(图1a)在一个频率上提供所有的信号功率。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)和减少抖动频率(图1d)都会增加光谱线的数量，从而降低任何一条光谱线的功率。

对于窄带源，计算预期峰值功率衰减的公式如下:

只有当抖动频率足够高，每个测量带宽只有一条谱线时，这个公式才准确。下面描述了这种现象，如图2所示。

测量带宽的影响

分辨率带宽是显示在频谱分析仪屏幕上的用于单个测量点的滤波器的带宽。它通常是分析仪混频器后的带通滤波器，用于选择将呈现给检测器的频率范围。选择较窄的带宽可以提高分析仪识别邻近频率的能力。

扩频振荡器测量过程中使用的分辨率带宽对测量的电平有深远的影响，原因有二。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。如果一个带宽为100Hz的信号，其频率在1kHz带通滤波器的范围内，分析仪通过一次测量就可以很容易地检测到整个信号的功率电平。这使得100Hz信号相对于分析仪的当前设置变得窄带。如果信号的带宽变为10kHz，同时保持相同的功率电平，分析仪将只读取每次测量的一部分功率，因为整个信号不能在一个分辨率带宽内测量。因此，DS1086L抖动百分比应该设置得足够高，以便被测量的信号比分辨率带宽宽，否则不会有EMI改善测量因为信号被认为是窄带的。与非抖动信号相比，EMI会衰减，但它不会这样测量，这在试图符合EMC标准时很重要。

分辨率带宽和抖动之间的第二个关系是，如果期望降低抖动频率以增加衰减，则抖动频率必须大于分辨率带宽。之所以会出现这种情况，是因为当一个测量带宽内存在多条谱线时，该测量带宽内所有谱线的功率加起来，与该带宽内一条谱线的功率相等(图2)。因此，一旦抖动频率低于分辨率带宽，根据衰减公式进一步降低抖动频率就不再有任何衰减效益。应该指出的是，这句话并不是要暗示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9kHz测量带宽检测30MHz以下的频率，使用120kHz测量带宽测量30MHz至1GHz之间的频率。DS1086L的抖动频率在4.1kHz和32.5kHz之间，具体取决于抖动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，即它们减少了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，降低抖动频率提供更多的衰减，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

正弦波在频域中表现为单谱线(得尔塔函数)，其振幅等于信号的功率。具有相同频率的方波具有与相应的正弦波出现在相同频率的基频分量，但振幅仅为方波功率的64%。剩余的功率在奇次谐波处展开，振幅为1/n，其中n为第n次奇次谐波。

扩频振荡器可以看到与测量谐波含量相关的额外好处。频率调制方波的奇次谐波带宽等于谐波数乘以方波在基频处的带宽(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。当使用120kHz FCC测量带宽检查振荡器时，这种现象尤为重要。如前所述，在使用120kHz测量带宽时，DS1086L在基频附近始终存在多条谱线，但由于谱线在谐波处分离，峰值功率降低超过1/n。谐波滚降约为1/n(3/2)，直到谱线分离得足够远，每个测量带宽只有一条谱线。

非抖动信号(如低抖动晶体振荡器)不能从带宽加宽现象中受益的原因是，带宽比开始的测量带宽窄得多。当观察3(rd)或5(th)谐波时，与120kHz测量带宽相比，3x或5x信号带宽仍然是窄带，因此在一次测量中仍然可以检测到所有能量。

结论

DS1086L是一种扩频振荡器，具有改变抖动跨度和抖动频率的能力。改变抖动跨度和频率可以用来优化在基频和谐波下测量的电磁干扰性能。为了建设性地改变这些参数，除了应用程序的时序需求外，还必须了解EMI测量带宽的影响。