無(wú)線電發(fā)射設(shè)備雜散發(fā)射的測(cè)試方法探討

　　前言

　　對(duì)于無(wú)線電管理工作來(lái)說(shuō)，無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的雜散發(fā)射是產(chǎn)生通信干擾的重要原因之一。在無(wú)線電發(fā)射設(shè)備檢測(cè)中，雜散發(fā)射測(cè)試是一個(gè)重要的必測(cè)項(xiàng)目。目前被廣泛使用的測(cè)量雜散發(fā)射的主要儀表是掃頻式頻譜分析儀。因此要正確測(cè)量出待測(cè)設(shè)備的雜散發(fā)射分量必須深入了解掃頻式頻譜分析儀的性能和工作原理。參考雜散發(fā)射測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際測(cè)試中的一些心得和體會(huì),提出了雜散發(fā)射的測(cè)試方法及應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

　　雜散發(fā)射的定義

　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13622-92《無(wú)線電管理術(shù)語(yǔ)》中3.6.9條的描述，雜散發(fā)射指的是在必要帶寬之外的某個(gè)或某些頻率的發(fā)射，其發(fā)射電平可降低而不致影響相應(yīng)信息的傳輸。它包括諧波發(fā)射、寄生發(fā)射、互調(diào)產(chǎn)物及變頻產(chǎn)物，但帶外發(fā)射除外。帶外發(fā)射是在調(diào)制過(guò)程產(chǎn)生的、剛超出必要帶寬的一個(gè)或多個(gè)頻率的發(fā)射，但雜散發(fā)射除外。

　　雜散發(fā)射的表示方法

　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 13421-92《無(wú)線電發(fā)射機(jī)雜散發(fā)射功率電平的限值和測(cè)量方法》的規(guī)定，雜散發(fā)射的表示方法有兩種。一種是絕對(duì)電平表示法，它是以“mW”或“μW”表示的雜散發(fā)射的平均功率或波峰包絡(luò)功率。例如在GSM移動(dòng)臺(tái)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)YD/T884-1996的8.2款中規(guī)定發(fā)射機(jī)在工作模式下在頻段100 kHz～1 GHz的雜散限值為-36 dBm（相當(dāng)于0.25 μW）。另一種表示方法為相對(duì)電平表示法，它是以分貝表示的雜散發(fā)射平均功率或波峰包絡(luò)功率相對(duì)于發(fā)射波峰包絡(luò)功率的衰減量。例如在調(diào)頻無(wú)線電話機(jī)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T15844.1-1995的5.2款中規(guī)定當(dāng)發(fā)射機(jī)的載波功率大于等于25W時(shí),基地臺(tái)的雜散射頻分量應(yīng)小于等于70 dB。

　　雜散發(fā)射的測(cè)量條件和要求

　　總的來(lái)說(shuō)，測(cè)試時(shí)的交流供電電源、直流供電電源、環(huán)境條件、測(cè)試負(fù)載必須滿足GB 13421-92中5.1.1款的規(guī)定。具體實(shí)驗(yàn)中一般應(yīng)注意滿足以下幾個(gè)重要條件:

　　(1) 溫度: 15℃～35℃;

　　(2) 相對(duì)濕度: 45%～75%;

　　(3) 大氣壓強(qiáng): 86 kpa～106 kpa;

　　(4) 電源: 直流電源電壓為規(guī)定值±2%，

　　交流電源電壓為標(biāo)稱值±2%，

　　交流電源頻率為標(biāo)稱值±1%;

　　(5) 測(cè)試應(yīng)在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行。

　　測(cè)試方框圖如圖1所示。如果頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍能滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中的要求時(shí)，則開(kāi)關(guān)分別接至S1、S,1，被測(cè)發(fā)射機(jī)的信號(hào)經(jīng)過(guò)衰減后直接進(jìn)入頻譜分析儀進(jìn)行處理。當(dāng)頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)不到測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中的要求時(shí)，則開(kāi)關(guān)分別接至S2、S,2， 通過(guò)可調(diào)帶阻濾波器來(lái)改善測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。但在測(cè)試前可調(diào)帶阻濾波器的頻響特性必須精確校準(zhǔn)，否則會(huì)給測(cè)量引入較大的誤差。



　　主要測(cè)試儀表對(duì)測(cè)試的影響

　　目前測(cè)量雜散發(fā)射的主要儀表是掃頻式頻譜分析儀。它是基于超外差式掃描調(diào)諧接收機(jī)的原理工作的。它可以分析穩(wěn)定和周期變化信號(hào)，提供信號(hào)幅度和頻率信息，適合于寬頻帶快速掃描測(cè)試。掃頻式頻譜分析儀的組成框圖如圖2所示。我們測(cè)試時(shí)必須考慮頻譜儀的器件特性對(duì)測(cè)量的影響。



　　4.1中頻濾波器的分辨帶寬

　　基于頻譜分析儀的掃描式工作原理，當(dāng)輸入信號(hào)為單點(diǎn)頻信號(hào)時(shí)，該信號(hào)需要和掃描本振信號(hào)進(jìn)行混頻，該掃頻信號(hào)通過(guò)中頻濾波器（帶通）和檢波器后輸出波形為中頻濾波器頻響形狀，所以單點(diǎn)頻信號(hào)在頻譜上顯示結(jié)果為中頻濾波器的頻響形狀。頻譜分析儀的RBW實(shí)際就是中頻濾波器的3 dB帶寬，因此中頻濾波器也稱分辨率帶寬濾波器。在測(cè)試中如果RBW設(shè)置太寬，距載頻較近的雜散信號(hào)就可能被掩蓋。只有當(dāng)頻譜分析儀的分辨能力足夠高時(shí)，才會(huì)在屏幕上正確反映信號(hào)的特性。那么RBW到底應(yīng)如何設(shè)置呢？根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們知道，RBW的設(shè)置應(yīng)滿足公式RBW≤2倍頻率間隔/濾波器的矩形系數(shù)（其中濾波器的矩形系數(shù)=濾波器60 dB帶寬/3 dB帶寬）。

　　4.2 視頻濾波器對(duì)噪聲的平滑作用

　　視頻濾波器對(duì)檢波器輸出視頻信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，減小視頻帶寬可對(duì)頻譜顯示中的噪聲抖動(dòng)進(jìn)行平滑，從而減小顯示噪聲的抖動(dòng)范圍。這樣有利頻譜儀發(fā)現(xiàn)淹沒(méi)在噪聲中的小功率雜散信號(hào)，還可提高測(cè)量的可重復(fù)性。因此測(cè)試時(shí)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)允許的情況下盡量減小VBW的設(shè)置，從而提高頻譜儀的靈敏度。

　　4.3 混頻器產(chǎn)生的內(nèi)部失真

　　頻譜儀利用超外差式對(duì)信號(hào)進(jìn)行變頻處理，其混頻器電路一定會(huì)產(chǎn)生非線性失真。其中二階失真隨基波上升呈平方關(guān)系增加，而三階失真隨基波呈三次方增加。這就意味著在頻譜分析儀的對(duì)數(shù)標(biāo)度上，二階失真電平變化的速度是基波變化速度的兩倍，三階失真電平變化的速度是基波變化速度的三倍。高階失真信號(hào)幅度比基波信號(hào)變化速度快。在用頻譜分析儀測(cè)試雜散信號(hào)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整混頻器的輸入電平，以滿足儀表內(nèi)部產(chǎn)生的各種失真遠(yuǎn)小于被測(cè)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的雜散信號(hào)。當(dāng)調(diào)整混頻器的輸入電平難以滿足測(cè)試要求時(shí)，可考慮加可調(diào)帶阻濾波器來(lái)減小頻譜儀的失真，改善測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。

　　4.4 中頻放大器增益和輸入衰減器設(shè)值的聯(lián)動(dòng)性

　　頻譜儀工作時(shí)，中頻放大器增益和輸入衰減器設(shè)值聯(lián)動(dòng)工作，當(dāng)改變輸入衰減器設(shè)置時(shí)，輸入信號(hào)顯示電平并不會(huì)發(fā)生變化。例如衰減器設(shè)值由10 dB變?yōu)?0 dB時(shí)，中頻放大器增益同時(shí)增加10 dB來(lái)補(bǔ)償這個(gè)損失，其結(jié)果使儀表顯示的信號(hào)幅度保持不變。但是，由于內(nèi)部噪聲主要由中放第一級(jí)產(chǎn)生，因而頻譜儀的噪聲會(huì)發(fā)生變化。衰減器衰減量每增加10 dB, 頻譜儀顯示噪聲電平提高10 dB。因此測(cè)試時(shí)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)允許的情況下盡量減小ATT的設(shè)置，從而提高頻譜儀的靈敏度。另外，頻譜儀的這種特性還可以幫助我們判斷頻譜儀測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。當(dāng)我們改變輸入衰減器設(shè)值時(shí)，如果頻譜儀的顯示結(jié)果有變化，則表明雜散發(fā)射的測(cè)試結(jié)果中存在儀表內(nèi)部產(chǎn)生的失真成份。

　　雜散發(fā)射的測(cè)量不確定度評(píng)定

　　測(cè)量不確定度是用標(biāo)準(zhǔn)差或其倍數(shù)表示的對(duì)測(cè)量結(jié)果的懷疑程度，它是表征被測(cè)量之值分散性的一種科學(xué)方法。不確定度包括A類和B類兩種評(píng)定方法。我們把用統(tǒng)計(jì)方法獲得的標(biāo)準(zhǔn)差稱為不確定度的A類評(píng)定方法，將用非統(tǒng)計(jì)方法獲得的標(biāo)準(zhǔn)差稱為不確定度的B類評(píng)定方法。具體對(duì)雜散發(fā)射的測(cè)量不確定度進(jìn)行分析與評(píng)定的方法如下。

　�、� 將測(cè)量系統(tǒng)按圖1連接后，對(duì)被測(cè)發(fā)射設(shè)備作n次獨(dú)立測(cè)量，得到n組獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)。

　�、� 用貝塞爾公式求得標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類分量（uA）



　�、� 估算標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類分量（見(jiàn)表1）:



　　在無(wú)線電管理測(cè)量工作中切實(shí)按照這五個(gè)步驟進(jìn)行，并且注意相關(guān)的事項(xiàng)，就可以順利完成對(duì)雜散發(fā)射的不確定度的測(cè)量分析、評(píng)定，保證良好的通信質(zhì)量。