5GHz 无线局域网设备射频输出功率，等效全向传输功率，传输功率控制和等效全向传输功率谱密度检测

5GHz无线局域网设备射频性能检测指南：关键测试项目解析

一、射频输出功率（Transmit Power）检测

目的：验证设备实际发射功率是否符合法规限值，避免因功率过高导致干扰或违规。

检测方法：

1. 测试设备：

   • 频谱分析仪（如Keysight N9020B）
   • 射频功率计（如Bird 4421）
   • 衰减器（用于保护仪器）

2. 测试步骤：

   • 设备设置为大发射功率模式，持续发送数据包（如802.11ac/n波形）。
   • 通过定向耦合器连接被测设备（DUT）与测试仪器，确保信号衰减在仪器动态范围内。
   • 使用功率计测量平均功率，或通过频谱分析仪在中心频点读取峰值功率（需校正占空比）。

3. 标准限值：

   • FCC: 大输出功率≤1W（30dBm），部分频段（如UNII-3）限值更低。
   • ETSI: 欧洲地区通常要求≤200mW（23dBm），具体频段需参考EN 301 893标准。

关键点：需区分平均功率与峰值功率，并考虑调制方式对测量结果的影响（如OFDM信号的峰均比）。

二、等效全向传输功率（EIRP）检测

目的：评估设备天线系统的实际辐射功率，包含天线增益的影响。

检测方法：

1. 测试设备：

   • 全电波暗室或开阔场测试环境
   • 标准增益喇叭天线（用于替代法）
   • 接收天线和信号分析系统

2. 测试步骤：

   • 替代法：
     1. 将DUT替换为标准增益天线，调整信号源功率，使接收端信号强度与DUT实测值一致。
     2. 计算EIRP：EIRP = 发射功率（dBm） + 天线增益（dBi） - 线损（dB）
   • 直接辐射法（仅限集成天线设备）：
     • 在暗室中测量各方向辐射场强，计算大值作为EIRP。

3. 标准限值：

   • FCC: 部分频段EIRP≤36dBm（如UNII-5-8频段）。
   • ETSI: 多数频段EIRP≤20dBm，需结合动态频率选择（DFS）使用。

关键点：若设备天线可拆卸，需测试多种天线配置下的EIRP，并在用户手册中注明大允许天线增益。

三、传输功率控制（TPC）检测

目的：验证设备能否根据环境动态降低发射功率，减少干扰并延长续航（适用于移动终端）。

检测方法：

1. 测试设备：

   • 无线通信测试仪（如R&S CMW500）
   • 可编程衰减器（模拟信号衰减）

2. 测试步骤：

   • 设置测试仪模拟基站/AP信号，逐步增加衰减值（模拟距离增加）。
   • 记录DUT在不同接收信号强度指示（RSSI）下的发射功率变化。
   • 验证功率调整步长（如ETSI要求至少降低3dB）和响应时间（通常<1秒）。

3. 合规要求：

   • 设备需支持至少3个功率等级，并在检测到强信号时自动降低功率。

关键点：需测试边缘场景（如信号突变时TPC的稳定性），避免功率震荡导致连接中断。

四、等效全向传输功率谱密度（EIRP Spectral Density）检测

目的：确保单位带宽内的功率密度不超标，防止窄带干扰。

检测方法：

1. 测试设备：

   • 高分辨率频谱分析仪（RBW≤1MHz）
   • 校准天线和前置放大器（提高灵敏度）

2. 测试步骤：

   • 设置频谱分析仪为大保持模式，扫描设备发射频段。
   • 测量1MHz带宽内的峰值功率密度，计算EIRP谱密度：EIRPSD = EIRP（dBm） - 10*log10(测量带宽/1MHz)
   • 验证结果是否低于法规限值（如FCC要求≤17dBm/MHz）。

3. 调整策略：

   • 若超标，需优化设备调制方式或增加频谱掩模（Spectral Mask）滤波。

关键点：需区分不同调制方式（如20MHz/40MHz信道）的功率分布，避免旁瓣功率泄漏。

五、常见问题与解决方案

1. EIRP超标：

   • 降低发射功率或限制用户可更换天线的大增益。

2. TPC响应延迟：

   • 优化固件算法，增加信号强度检测频率。

3. 功率谱密度边缘超标：

   • 增加数字预失真（DPD）或SAW滤波器抑制带外辐射。

六、总结

5GHz设备的射频性能检测是确保合规性和用户体验的核心环节。通过系统化测试射频输出功率、EIRP、TPC及功率谱密度，可避免监管处罚并优化网络性能。未来随着Wi-Fi 6E向6GHz频段扩展，测试需进一步涵盖更宽带宽和动态频谱共享（DSS）场景的验证。