移動通信基站產(chǎn)品的電磁兼容驗證

1 引言

歐盟，北美，日本等是當(dāng)今重要的移動通信基站設(shè)備制產(chǎn)品的主要市場，隨著這些地區(qū)和國家的電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)法規(guī)越來越嚴(yán)格，各個企業(yè)在符合各個區(qū)域市場準(zhǔn)入要求方面面臨越來越大的困難和壓力。傳統(tǒng)的電磁兼容（EMC）設(shè)計經(jīng)驗和要求，限制了設(shè)計的創(chuàng)新，各個基站設(shè)備制造廠商在研發(fā)過程中從原型機(jī)到最終定型機(jī)往往需要大量的調(diào)試，驗證和整改，這導(dǎo)致各個產(chǎn)品之間的一致性比較差。本文首先簡要介紹移動通信基站產(chǎn)品的電磁兼容驗證，包括驗證需求，驗證方法以及設(shè)計整改，然后介紹當(dāng)今部分重要的基站產(chǎn)品制造廠商通過合理的電磁兼容設(shè)計，驗證，整改等方面的投資，在電磁兼容各項評價性能需求上達(dá)到的新高度。

2 移動通信基站產(chǎn)品的電磁干擾驗證

移動通信基站產(chǎn)品的電磁干擾驗證包括傳導(dǎo)干擾（Conducted Emission）驗證和輻射干擾（Radiated Emission）驗證。

移動通信基站產(chǎn)品的傳導(dǎo)干擾是基站設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過電源線或信號線對外傳導(dǎo)產(chǎn)生的干擾，輻射干擾是基站設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合的形式對外輻射產(chǎn)生的干擾。

電源線包括交流電源線和直流電源線。交流電源線一般外接單相或三相市電，直流電源線一般外接交流/直流轉(zhuǎn)換單元或者外接備用電池。按照接口和功耗的要求設(shè)計電源線線端接頭和口徑大小，外面直接加絕緣層。

信號線包括電信傳輸線，控制信號線和射頻信號線。電信傳輸線一般為E1線，它承載基站系統(tǒng)和電信網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。E1線連接移動通信基站和上級網(wǎng)絡(luò)單元：在GSM系統(tǒng)中連接BTS和BSC，在3G系統(tǒng)中連接Node B和RNC�？刂菩盘柧�承載基站內(nèi)部單元模塊的控制信號，基站之間同步信號和外部時鐘信號等，如基站風(fēng)扇單元的EC（Enclosure Control）線，ESB（External Synchronization Bus）線和GPS線等。電信傳輸線,控制信號線和射頻信號線有不同的線序和接口，但都要求外加金屬屏蔽層和絕緣層。

移動通信基站產(chǎn)品電磁干擾驗證需求依據(jù)歐洲的ETSI301489-1和北美的FCC Part15&22&24，驗證方法依據(jù)CISPR22/EN55022。國際標(biāo)準(zhǔn)對電磁干擾驗證的需求如表2-1。電源線的傳導(dǎo)干擾驗證一般在屏蔽室中進(jìn)行，方法是在移動通信基站和外部供電設(shè)備之間接入人工電源網(wǎng)絡(luò)，輔助設(shè)備需要接耦合退耦網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)利用容性電路將移動通信基站產(chǎn)生的高頻噪聲電壓信號耦合到接收機(jī)，同時利用感性電路將外部供電設(shè)備產(chǎn)生的高頻噪聲信號阻隔在接收機(jī)以外。信號線的傳導(dǎo)干擾驗證方法是，在信號線屏蔽層上對地端接150歐姆電阻，在移動通信基站一側(cè)加電流鉗測量高頻電流噪聲，在輔助設(shè)備一側(cè)加退耦鉗消除外部高頻噪聲的影響。輻射干擾驗證一般在半電波暗室中進(jìn)行，方法是一定距離處放置錐形接收天線（低頻）/喇叭接收天線（高頻），通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺和接收天線高度，測量移動通信基站在整個頻段，全向角度，各個高度和不同極化方向所產(chǎn)生的空間輻射噪聲場強(qiáng)。如圖2-1。

對于移動通信基站產(chǎn)品的電磁干擾，一般采用屏蔽隔離，接口濾波，內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)調(diào)整等整改方式。如圖2-2。這使得我們的產(chǎn)品一般在傳導(dǎo)干擾方面，比較國際標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)酷等級class B仍然有6dB以上的余量；在輻射干擾方面，比國際標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)酷等級class B仍然有10dB以上的余量。

圖2-1 移動通信基站產(chǎn)品的電磁干擾驗證方法

圖2-2 移動通信基站產(chǎn)品的電磁干擾整改舉例

3 移動通信基站產(chǎn)品的電磁抗擾驗證

移動通信基站產(chǎn)品的電磁抗擾驗證包括電快速瞬變脈沖群（Electrical Fast Transient），浪涌（Surge），傳導(dǎo)抗擾度（RF Common），輻射抗擾度（Radiated Immunity）等。

電快速瞬變脈沖群是電網(wǎng)中切斷感性負(fù)載，繼電器觸電彈跳等動作產(chǎn)生的高頻脈沖序列，通過傳導(dǎo)的方式經(jīng)電源線進(jìn)入設(shè)備，也可以空間耦合到信號線進(jìn)入設(shè)備。實踐證明，當(dāng)電路中機(jī)械開關(guān)對電感性負(fù)載的切換經(jīng)常會對電路中的移動通信基站設(shè)備產(chǎn)生干擾，這種干擾的特點是脈沖成群出現(xiàn)，脈沖重復(fù)頻率較高，脈沖波形的上升時間短暫，但單個脈沖的能量較小，一般不會造成設(shè)備故障，但使設(shè)備產(chǎn)生誤動作的情況經(jīng)常出現(xiàn)。

移動通信基站產(chǎn)品電快速瞬變脈沖群干擾驗證需求依據(jù)歐洲ETSI301489-1（北美FCC不做要求），驗證方法依據(jù)IEC61000-4-4。國際標(biāo)準(zhǔn)對電磁干擾驗證的需求為AC電源線1kV，DC電源線和信號線0.5kV。信號發(fā)生器模擬產(chǎn)生一脈沖群序列，脈沖波形5/50ns，脈沖持續(xù)時間為15ms，脈沖持續(xù)周期為300ms；通過耦合退耦網(wǎng)絡(luò)注入到電源線，耦合端常為33nF的電容，退耦端常為大于100uH的電感，一般要求耦合增益大于20dB，退耦增益小于2dB；或者通過50-200pF的容性耦合鉗空間耦合至信號線。如圖3-1。

對于電快速脈沖群干擾，一般采用接口濾波，鐵氧體磁環(huán)，TVS疊層壓敏電阻等整改方式。脈沖群干擾對線路中半導(dǎo)體器件結(jié)電容充電導(dǎo)致線路誤動作：上述器件可以對共模信號表現(xiàn)出較大電感量可以抑制干擾。如圖3-2。合理設(shè)計和使用整改器件的大小和特性使得我們的產(chǎn)品AC電源線驗證級別可以達(dá)到4kV，2.5kHz，DC電源線和信號線驗證級別可以達(dá)到2kV，5kHz。要求基站產(chǎn)品在實驗中仍能保持正常通信和射頻指標(biāo)正常。
 
    
圖3-1 移動通信基站產(chǎn)品的電快速脈沖群驗證方法

圖3-2 移動通信基站產(chǎn)品的電快速脈沖群整改舉例（鐵氧體磁環(huán)，接口濾波，壓敏電阻）