1GHz至40GHz 短距离通信设备发射机杂散检测

1 GHz至40 GHz短距离通信设备发射机杂散检测技术详解

一、杂散发射的定义与法规要求

1. 杂散发射的分类

• 带外辐射（Out-of-Band Emission, OOBE）：紧邻工作频段的非预期辐射（通常指信道带宽之外的±250%范围）。
• 杂散辐射（Spurious Emission）：远离载频的非谐波分量，如时钟泄漏、本振泄漏等。
• 谐波辐射（Harmonics）：工作频率整数倍的信号分量。

2. 限值标准（示例）

二、核心检测项目与测试方法

1. 主频杂散发射（Fundamental Emission）

• 测试目的：验证主频发射功率是否超出许可范围。
• 测试方法：
  1. 使用频谱分析仪或矢量信号分析仪，设置分辨率带宽（RBW）≥1 MHz，视频带宽（VBW）≥3×RBW。
  2. 扫描设备工作频段，记录峰值功率并换算至等效全向辐射功率（EIRP）。
• 关键参数：RBW/VBW设置需符合标准要求，避免因仪器带宽误差导致误判。

2. 带外杂散（Out-of-Band Emission）

• 测试范围：工作频段边缘±250%带宽（如设备带宽100 MHz，则需扫描±250 MHz）。
• 测试配置：
  • 传导测试：通过射频线缆直接连接发射机天线端口（需使用衰减器保护仪器）。
  • 辐射测试：在电波暗室中，使用对数周期天线或喇叭天线（1~40 GHz）测量空间辐射场强。
• 注意事项：
  • 需校准测试系统的路径损耗（含电缆、适配器、天线因子）。
  • 对毫米波频段（如28 GHz、39 GHz），需考虑波导适配器与混频器的插入损耗。

3. 谐波与分谐波（Harmonic & Sub-harmonic）

• 测试频点：工作频率的整数倍（2f, 3f…）及分频点（f/2, f/3…）。
• 抑制要求：通常要求谐波功率≤-30 dBc（相对于主频功率）。
• 技术难点：高频谐波（如40 GHz设备的80 GHz谐波）需使用扩展频段频谱仪或外置混频器。

4. 非谐波杂散（Non-harmonic Spurious）

• 来源：开关电源噪声、时钟泄漏、本振泄露等。
• 测试方法：
  1. 全频段扫描（140 GHz），RBW设置为100 kHz1 MHz。
  2. 识别非工作频点上的离散信号，排除环境背景噪声（如Wi-Fi、蓝牙干扰）。
• 判据：单个杂散信号功率≤法规限值（如-41.3 dBm）。

5. 天线端口传导杂散（Conducted Spurious）

• 测试条件：直接测量发射机天线端口的传导杂散，规避辐射测试的环境不确定性。
• 仪器配置：频谱分析仪输入端需加装高通/低通滤波器，抑制主频信号对前端造成饱和。

6. 辐射杂散场强（Radiated Spurious Field Strength）

• 测试距离：通常为3 m或10 m（依据标准要求）。
• 极化方向：分别测量水平与垂直极化方向的大值。
• 场地验证：需在电波暗室中进行，确保场地衰减（NSA）符合CISPR 16-1-4要求。

三、测试流程与优化策略

1. 预测试阶段：

   • 使用实时频谱分析仪（RSA）快速定位杂散信号，识别周期性干扰源。
   • 对设备进行全工作模式遍历（如不同调制方式、功率等级）。

2. 正式测试：

   • 依据标准设置仪器参数，记录6个高杂散点的频率与功率。
   • 对临界频点进行多次测量（≥3次），取平均值以降低随机误差。

3. 数据分析：

   • 使用公式将测量值换算为EIRP：����=���������+������+��������EIRP=Pmeasured​+Lcable​+Gantenna​
   • 对比法规限值，判定是否合格。

四、常见问题与解决方案

1. 环境噪声干扰：

   • 使用屏蔽室或关闭无关设备，降低背景噪声。
   • 采用时域门控（Time Gating）技术分离设备信号与环境噪声。

2. 高频段测试误差：

   • 对40 GHz以上频段，使用波导适配器与校准后的混频器。
   • 定期验证频谱分析仪的幅度精度与频率响应。

3. 设备自激振荡：

   • 检查电源滤波电路与屏蔽设计，优化接地布局。

五、总结

1 GHz至40 GHz短距离通信设备的杂散检测需兼顾传导与辐射测试，重点把控谐波、非谐波及带外杂散的测量精度。测试人员需熟练掌握高频仪器操作、场地校准及数据分析方法，同时关注新兴技术（如波束成形设备的方向性杂散评估）。通过系统化测试与设计优化，可确保设备符合市场准入要求，提升频谱资源利用率。

注：实际测试需参考新版标准文件，并结合设备的具体工作模式和频段进行适应性调整。