5GHz 无线局域网设备接收机二次辐射检测

5GHz无线局域网设备接收机二次辐射检测技术解析

引言

一、检测背景与标准要求

1. 二次辐射定义 接收机在正常工作时，因混频器、放大器等非线性元件或PCB布局缺陷，在非工作频段（如1GHz以下或谐波频点）产生辐射能量。

2. 核心监管标准

   • FCC Part 15（美国）：限制30MHz-40GHz频段的辐射发射强度，接收机需满足Class B限值（如30MHz-1GHz场强≤43dBμV/m）。
   • ETSI EN 301 893（欧盟）：针对5GHz频段设备，要求接收模式下的杂散辐射在30MHz-12.75GHz范围内低于-57dBm/MHz。
   • CISPR 32（通用）：规定多媒体设备的辐射发射限值，适用于WLAN接收机。

二、关键检测项目与实施方法

1.辐射发射测试（Radiated Emission）

• 目的：测量设备在接收状态下向空间辐射的非预期电磁能量。
• 测试方法：
  • 将待测设备（EUT）置于电波暗室中，连接模拟信号源（如矢量信号发生器模拟WLAN信号）。
  • 使用对数周期天线（30MHz-1GHz）和喇叭天线（1GHz以上）扫描全频段，记录超标频点。
• 设备配置：频谱分析仪（RBW=120kHz）、EMI接收机、转台及升降台。
• 数据判据：比对FCC或ETSI的场强限值曲线，确保所有频点低于阈值。

2.传导发射测试（Conducted Emission）

• 目的：检测通过电源线或信号线耦合的杂散干扰。
• 测试方法：
  • 使用线路阻抗稳定网络（LISN）隔离EUT电源线，测量150kHz-30MHz频段的传导干扰。
  • 对以太网等有线接口进行共模噪声测试。
• 关键参数：准峰值（QP）和平均值（AVG）限值，如FCC Class B要求0.15-0.5MHz频段≤56dBμV（QP）。

3.谐波与杂散发射（Harmonic and Spurious Emissions）

• 重点频段：基频（5.15-5.85GHz）的二次谐波（10.3-11.7GHz）及工频倍频（如2.4GHz、868MHz）。
• 测试步骤：
  • 关闭EUT发射功能，仅保持接收状态。
  • 使用高分辨率频谱仪（RBW=1MHz）扫描谐波及敏感频段（如航空导航频段）。
• 案例：某路由器在接收模式下因LNA非线性导致5.8GHz信号二次谐波在11.6GHz处超标3dB，需增加滤波器。

4.天线端口杂散辐射（Antenna Port Spurious）

• 测试要求：通过直接耦合法测量天线端口的反向辐射。
• 配置：使用定向耦合器连接信号源与EUT天线端口，频谱仪监测反向泄漏信号。
• 限值：ETSI EN 301 893规定≤-30dBm（100kHz带宽）。

三、测试环境与设备校准

1. 电波暗室验证：
   • 场地衰减（NSA）需符合ANSI C63.4或CISPR 16-1-4标准，背景噪声至少低于限值6dB。
2. 设备校准：
   • 天线因子（Antenna Factor）、LISN阻抗、频谱仪幅度精度需定期校准。
3. 不确定度控制：
   • 总测量不确定度（如±3.5dB）需计入测试结果判定。

四、典型问题与改进措施

1. 常见失效原因：

   • 电源滤波不足（如DC-DIC转换器噪声耦合）；
   • PCB地平面分割不合理导致高频串扰；
   • 屏蔽罩缝隙或接地不良引发泄漏。

2. 优化方案：

   • 在LNA输出端增加带通滤波器（如SAW滤波器）；
   • 采用金属屏蔽罩+导电泡棉增强屏蔽效能；
   • 优化电源树设计，增加π型滤波电路。

五、结论

5GHz WLAN接收机的二次辐射检测是确保设备合规性与可靠性的核心环节。通过系统化的辐射/传导发射测试、谐波分析及针对性设计优化，可有效控制杂散干扰，满足市场准入要求。未来随着6GHz频段（Wi-Fi 7）的开放，检测技术需进一步适应更高频段与更严苛的限值挑战。

附录：测试流程图、典型辐射曲线图、标准限值对照表。