LTE用户设备及其辅助设备电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度检测

引言

在蜂窝移动通信系统中，LTE用户设备（如手机、CPE、物联网终端等）及其辅助设备（电源适配器、电池管理系统等）需具备对电网电压波动的抗干扰能力。电压暂降（Voltage Dips）、短时中断（Short Interruptions）和电压变化（Voltage Variations）是电网中常见的电能质量问题，可能导致设备重启、通信中断或性能降级。通过标准化抗扰度测试，可验证设备在复杂电力环境下的可靠性。

检测标准与依据

检测主要依据以下及行业标准：

1. IEC 61000-4-11：电磁兼容（EMC）第4-11部分-电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验。
2. ETSI EN 301 489-1：无线设备电磁兼容性通用要求。
3. ETSI EN 301 489-52：LTE设备专用EMC测试规范。

检测项目详解

一、电压暂降（Voltage Dips）

1. 测试目的

验证设备在电网电压瞬间下降（典型为额定电压的40%-70%）时的持续运行能力，模拟雷击、短路等导致的电网波动。

2. 关键参数

• 电压跌落深度：70%、40%、0%（即短时中断）等等级。
• 持续时间：10ms、20ms、100ms、500ms、1s、3s等。
• 波形类型：矩形波（瞬时跌落）或缓降/缓升波形。

3. 测试配置

• 测试设备：电压暂降发生器（如程控交流电源）、耦合去耦网络（CDN）。
• 负载条件：设备处于大功耗状态（如满功率传输、高速数据传输）。
• 监测参数：通信链路误码率（BER）、吞吐量、设备重启次数、控制信号异常。

4. 测试流程

1. 设置电压暂降参数（如70%跌落，持续200ms）。
2. 在设备运行峰值负载时触发暂降。
3. 记录设备性能变化及恢复时间。
4. 重复测试不同组合（如40%跌落+500ms）。

二、短时中断（Short Interruptions）

1. 测试目的

模拟电网完全断电（0%电压）后的设备行为，验证备用电源（如电池）切换能力及数据保存机制。

2. 关键参数

• 中断时长：10ms、20ms、100ms、5s、10s（根据设备应用场景选择）。
• 中断次数：单次或周期性重复（如每分钟1次中断）。

3. 测试配置

• 特殊要求：需监测备用电源激活时间、设备时钟同步误差。
• 辅助设备测试：外接电源适配器的断电保持能力。

4. 评估指标

• 功能恢复：通信是否自动重连、用户会话是否保持。
• 数据完整性：未保存数据是否丢失（如正在传输的文件）。

三、电压变化（Voltage Variations）

1. 测试目的

评估设备在缓慢电压波动（如±10%额定电压）下的稳定性，模拟电网长期过载或轻载场景。

2. 测试模式

• 渐变变化：电压从85%至110%缓慢调整（如1V/s速率）。
• 阶跃变化：电压阶跃跳变（如从100%突降至100%）。

3. 重点关注

• 电源适应性：设备内部DC-DC转换器效率、发热量。
• 射频性能：发射功率波动是否超出3GPP TS 36.521-1限制。

测试结果判定

根据ETSI标准，设备需满足以下判据：

• 性能等级A：测试中及测试后功能正常，无用户可察觉的性能降级。
• 性能等级B：允许暂时性功能丧失，但需自动恢复且无数据丢失。
• 不合格：设备重启、数据损坏、硬件损坏或无法自动恢复。

结论

电压暂降、短时中断及电压变化抗扰度检测是LTE设备入网认证的核心项目。通过精确模拟电网扰动场景，可系统性评估设备电源设计、固件容错机制及射频前端稳定性。测试需结合设备实际应用场景（如车载环境需增加5ms短时中断测试），并关注新兴技术（如5G NSA/SA双模）对电源噪声敏感度的影响。

参考文献

1. IEC 61000-4-11:2020 Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-11.
2. ETSI EN 301 489-52 V15.2.0 (2020-10) – LTE设备EMC要求.
3. 3GPP TS 36.521-1 – LTE用户设备射频一致性测试规范.

以上内容从测试项目参数、设备配置到结果分析提供了完整框架，可根据实际需求进一步补充具体案例或数据图表。