900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信系统：移动台及其辅助设备谐波电流检测

引言

谐波电流是电子设备在电网中产生的非线性电流分量，可能对电网质量和其他设备造成干扰。在TDMA（时分多址）数字蜂窝通信系统中，移动台（MS）及其辅助设备（如充电器、电源适配器）的谐波电流需严格检测，以确保符合电磁兼容性（EMC）标准，降低对电网的污染。本文重点分析谐波电流的核心检测项目及技术要求。

一、检测依据标准

1. 标准
   • IEC 61000-3-2《电磁兼容性（EMC）第3-2部分：谐波电流发射限值》
   • CISPR 16-2-1《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》
2. 行业规范
   • 3GPP TS 51.010-1（GSM移动台射频与EMC测试要求）
   • GB/T 19484.1-2013（中国移动通信终端电磁兼容通用要求）

二、检测对象与条件

1. 被测设备（DUT）

• 移动台：支持TDMA模式的GSM 900/1800MHz手机、数据终端等。
• 辅助设备：配套的充电器、电源适配器、车载供电设备等。

2. 测试环境

• 电磁屏蔽室（背景噪声低于限值20dB以上）。
• 电源条件：电压波动±2%，频率波动±0.5%。

3. 工作模式

• 移动台需在大发射功率下工作（如GSM Class 4：2W@900MHz）。
• 模拟实际通信场景：周期性激活TDMA时隙（如8时隙循环），覆盖语音、数据业务模式。

三、核心检测项目

1.谐波电流限值测试

• 测试目的：验证设备输入电流的各次谐波分量是否符合标准限值。
• 测试方法：
  1. 使用谐波分析仪（如Rohde & Schwarz HZ-15）或符合IEC 61000-4-7的测量设备。
  2. 通过人工电源网络（AMN）隔离电网干扰，采集设备输入电流波形。
  3. 对电流信号进行傅里叶变换，提取2~40次谐波分量（重点关注奇次谐波）。
• 限值要求：
  • 依据IEC 61000-3-2 Class A（适用于平衡三相设备）或Class D（适用于≤600W的便携式设备）。
  • 示例限值（奇次谐波）：

    谐波次数	3次	5次	7次	9次	11~39次
    限值（mA）	230	110	77	40	21~3.8

2.输入电流波形分析

• 测试目的：评估电流波形的总谐波畸变率（THD）。
• 测试方法：
  • 记录设备在稳态工作下的电流波形，计算THD（总谐波失真）。
  • 公式：���=∑�=240��2�1×100%THD=I1​∑n=240​In2​​​×100%
• 限值要求：THD ≤ 30%（典型值，具体依据设备类别）。

3.瞬态谐波电流测试

• 测试目的：检测设备在开关机、模式切换时的瞬时谐波特性。
• 测试方法：
  • 使用高速示波器（带宽≥100MHz）捕捉瞬态电流。
  • 分析前10个电源周期内的谐波峰值。

4.辅助设备独立测试

• 测试目的：验证充电器等外置设备的谐波电流是否独立达标。
• 测试方法：
  • 断开移动台，单独测试辅助设备在不同负载下的谐波（如空载、满载）。

四、测试设备与配置

1. 关键仪器

   • 谐波分析仪（精度：±5%以内）
   • 人工电源网络（AMN）
   • 可变交流电源（模拟电网波动）
   • TDMA信号模拟器（控制移动台工作模式）

2. 测试框图

   交流电源 → AMN → 被测设备 → 谐波分析仪 → 数据采集系统

五、数据处理与判定

1. 数据处理

   • 取6次连续测量的平均值，剔除异常值。
   • 考虑测量不确定度（通常扩展至95%置信区间）。

2. 合格判定

   • 所有谐波分量均低于限值，且THD符合要求。
   • 瞬态谐波在10个周期内衰减至稳态水平。

六、常见问题与改进措施

1. 高频谐波超标

   • 原因：开关电源设计缺陷，滤波电容/电感参数不当。
   • 改进：优化EMI滤波器，增加共模扼流圈。

2. 瞬态谐波振荡

   • 原因：电源软启动电路响应延迟。
   • 改进：调整RC缓冲电路参数，增加瞬态抑制二极管。

结论

谐波电流检测是确保TDMA通信设备电磁兼容性的关键环节。通过严格的限值测试、波形分析和瞬态响应评估，可有效降低设备对电网的干扰风险。未来需结合5G多频段设备的复杂供电需求，进一步优化测试方法。

参考文献

1. IEC 61000-3-2:2018, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-2: Limits for harmonic current emissions.
2. 3GPP TS 51.010-1 V15.0.0 (2018-07), Mobile Station conformance specification.
3. 《GB/T 19484.1-2013 移动通信终端电磁兼容性能通用要求》.

以上内容全面覆盖了谐波电流检测的核心项目，结合标准要求与实际工程实践，可为相关测试提供技术指导。