無線電發(fā)射設備雜散發(fā)射的測試方法探討

　　前言

　　對于無線電管理工作來說，無線電發(fā)射設備的雜散發(fā)射是產(chǎn)生通信干擾的重要原因之一。在無線電發(fā)射設備檢測中，雜散發(fā)射測試是一個重要的必測項目。目前被廣泛使用的測量雜散發(fā)射的主要儀表是掃頻式頻譜分析儀。因此要正確測量出待測設備的雜散發(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)射測試的相關(guān)標準，結(jié)合實際測試中的一些心得和體會,提出了雜散發(fā)射的測試方法及應注意的一些問題。

　　雜散發(fā)射的定義

　　根據(jù)國家標準GB/T13622-92《無線電管理術(shù)語》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)制過程產(chǎn)生的、剛超出必要帶寬的一個或多個頻率的發(fā)射，但雜散發(fā)射除外。

　　雜散發(fā)射的表示方法

　　根據(jù)國家標準GB 13421-92《無線電發(fā)射機雜散發(fā)射功率電平的限值和測量方法》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功率。例如在GSM移動臺的測試標準YD/T884-1996的8.2款中規(guī)定發(fā)射機在工作模式下在頻段100 kHz～1 GHz的雜散限值為-36 dBm（相當于0.25 μW）。另一種表示方法為相對電平表示法，它是以分貝表示的雜散發(fā)射平均功率或波峰包絡功率相對于發(fā)射波峰包絡功率的衰減量。例如在調(diào)頻無線電話機的測試標準GB/T15844.1-1995的5.2款中規(guī)定當發(fā)射機的載波功率大于等于25W時,基地臺的雜散射頻分量應小于等于70 dB。

　　雜散發(fā)射的測量條件和要求

　　總的來說，測試時的交流供電電源、直流供電電源、環(huán)境條件、測試負載必須滿足GB 13421-92中5.1.1款的規(guī)定。具體實驗中一般應注意滿足以下幾個重要條件:

　　(1) 溫度: 15℃～35℃;

　　(2) 相對濕度: 45%～75%;

　　(3) 大氣壓強: 86 kpa～106 kpa;

　　(4) 電源: 直流電源電壓為規(guī)定值±2%，

　　交流電源電壓為標稱值±2%，

　　交流電源頻率為標稱值±1%;

　　(5) 測試應在屏蔽室內(nèi)進行。

　　測試方框圖如圖1所示。如果頻譜分析儀的動態(tài)范圍能滿足測試標準中的要求時，則開關(guān)分別接至S1、S,1，被測發(fā)射機的信號經(jīng)過衰減后直接進入頻譜分析儀進行處理。當頻譜分析儀的動態(tài)范圍達不到測試標準中的要求時，則開關(guān)分別接至S2、S,2， 通過可調(diào)帶阻濾波器來改善測試系統(tǒng)的動態(tài)范圍。但在測試前可調(diào)帶阻濾波器的頻響特性必須精確校準，否則會給測量引入較大的誤差。



　　主要測試儀表對測試的影響

　　目前測量雜散發(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)諧接收機的原理工作的。它可以分析穩(wěn)定和周期變化信號，提供信號幅度和頻率信息，適合于寬頻帶快速掃描測試。掃頻式頻譜分析儀的組成框圖如圖2所示。我們測試時必須考慮頻譜儀的器件特性對測量的影響。



　　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，當輸入信號為單點頻信號時，該信號需要和掃描本振信號進行混頻，該掃頻信號通過中頻濾波器（帶通）和檢波器后輸出波形為中頻濾波器頻響形狀，所以單點頻信號在頻譜上顯示結(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。在測試中如果RBW設置太寬，距載頻較近的雜散信號就可能被掩蓋。只有當頻譜分析儀的分辨能力足夠高時，才會在屏幕上正確反映信號的特性。那么RBW到底應如何設置呢？根據(jù)實驗結(jié)果我們知道，RBW的設置應滿足公式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 視頻濾波器對噪聲的平滑作用

　　視頻濾波器對檢波器輸出視頻信號進行低通濾波處理，減小視頻帶寬可對頻譜顯示中的噪聲抖動進行平滑，從而減小顯示噪聲的抖動范圍。這樣有利頻譜儀發(fā)現(xiàn)淹沒在噪聲中的小功率雜散信號，還可提高測量的可重復性。因此測試時應在標準允許的情況下盡量減小VBW的設置，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信號進行變頻處理，其混頻器電路一定會產(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數(shù)標度上，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。高階失真信號幅度比基波信號變化速度快。在用頻譜分析儀測試雜散信號時，應適當調(diào)整混頻器的輸入電平，以滿足儀表內(nèi)部產(chǎn)生的各種失真遠小于被測發(fā)射機產(chǎn)生的雜散信號。當調(diào)整混頻器的輸入電平難以滿足測試要求時，可考慮加可調(diào)帶阻濾波器來減小頻譜儀的失真，改善測試系統(tǒng)的動態(tài)范圍。

　　4.4 中頻放大器增益和輸入衰減器設值的聯(lián)動性

　　頻譜儀工作時，中頻放大器增益和輸入衰減器設值聯(lián)動工作，當改變輸入衰減器設置時，輸入信號顯示電平并不會發(fā)生變化。例如衰減器設值由10 dB變?yōu)?0 dB時，中頻放大器增益同時增加10 dB來補償這個損失，其結(jié)果使儀表顯示的信號幅度保持不變。但是，由于內(nèi)部噪聲主要由中放第一級產(chǎn)生，因而頻譜儀的噪聲會發(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。因此測試時應在標準允許的情況下盡量減小ATT的設置，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試結(jié)果的真實性。當我們改變輸入衰減器設值時，如果頻譜儀的顯示結(jié)果有變化，則表明雜散發(fā)射的測試結(jié)果中存在儀表內(nèi)部產(chǎn)生的失真成份。

　　雜散發(fā)射的測量不確定度評定

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

　�、� 將測量系統(tǒng)按圖1連接后，對被測發(fā)射設備作n次獨立測量，得到n組獨立測量數(shù)據(jù)。

　�、� 用貝塞爾公式求得標準不確定度的A類分量（uA）



　�、� 估算標準不確定度的B類分量（見表1）:



　　在無線電管理測量工作中切實按照這五個步驟進行，并且注意相關(guān)的事項，就可以順利完成對雜散發(fā)射的不確定度的測量分析、評定，保證良好的通信質(zhì)量。