無線電發射設備雜散發射的測試方法探討

    【慧聰廣電網】對於無線電管理工作來說，無線電發射設備的雜散發射是產生通信幹擾的重要原因之一。在無線電發射設備檢測中，雜散發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。參考雜散發射測試的相關標準，結合實際測試中的一些心得和體會,提出了雜散發射的測試方法及應注意的一些問題。

    雜散發射的定義

    根據國家標準GB/T13622-92《無線電管理術語》中3.6.9條的描述，雜散發射指的是在必要帶寬之外的某個或某些頻率的發射，其發射電平可降低而不致影響相應信息的傳輸。它包括諧波發射、寄生發射、互調產物及變頻產物，但帶外發射除外。帶外發射是在調製過程產生的、剛超出必要帶寬的一個或多個頻率的發射，但雜散發射除外。

    雜散發射的表示方法

    根據國家標準GB13421-92《無線電發射機雜散發射功率電平的限值和測量方法》的規定，雜散發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款中規定發射機在工作模式下在頻段100kHz～1GHz的雜散限值為-36dBm（相當於0.25μW）。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射平均功率或波峰包絡功率相對於發射波峰包絡功率的衰減量。例如在調頻無線電話機的測試標準GB/T15844.1-1995的5.2款中規定當發射機的載波功率大於等於25W時,基地臺的雜散射頻分量應小於等於70dB。

    雜散發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、環境條件、測試負載必須滿足GB13421-92中5.1.1款的規定。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)相對溼度:45%～75%;

    (3)大氣壓強:86kpa～106kpa;

    (4)電源:直流電源電壓為規定值±2%，

    交流電源電壓為標稱值±2%，

    交流電源頻率為標稱值±1%;

    (5)測試應在屏蔽室內進行。

    測試方框圖如圖1所示。如果頻譜分析儀的動態範圍能滿足測試標準中的要求時，則開關分別接至S1、S,1，被測發射機的信號經過衰減後直接進入頻譜分析儀進行處理。當頻譜分析儀的動態範圍達不到測試標準中的要求時，則開關分別接至S2、S,2，通過可調帶阻濾波器來改善測試系統的動態範圍。但在測試前可調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

    目前測量雜散發射的主要儀表是掃頻式頻譜分析儀。它是基於超外差式掃描調諧接收機的原理工作的。它可以分析穩定和周期變化信號，提供信號幅度和頻率信息，適合於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

    基於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）和檢波器後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3dB帶寬，因此中頻濾波器也稱解析度帶寬濾波器。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。那麼RBW到底應如何設置呢？根據實驗結果我們知道，RBW的設置應滿足公式RBW≤2倍頻率間隔/濾波器的矩形係數（其中濾波器的矩形係數=濾波器60dB帶寬/3dB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範圍。這樣有利頻譜儀發現淹沒在噪聲中的小功率雜散信號，還可提高測量的可重複性。因此測試時應在標準允許的情況下儘量減小VBW的設置，從而提高頻譜儀的靈敏度。

    4.3混頻器產生的內部失真

    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生非線性失真。其中二階失真隨基波上升呈平方關係增加，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，應適當調整混頻器的輸入電平，以滿足儀表內部產生的各種失真遠小於被測發射機產生的雜散信號。當調整混頻器的輸入電平難以滿足測試要求時，可考慮加可調帶阻濾波器來減小頻譜儀的失真，改善測試系統的動態範圍。

    4.4中頻放大器增益和輸入衰減器設值的聯動性

    頻譜儀工作時，中頻放大器增益和輸入衰減器設值聯動工作，當改變輸入衰減器設置時，輸入信號顯示電平並不會發生變化。例如衰減器設值由10dB變為20dB時，中頻放大器增益同時增加10dB來補償這個損失，其結果使儀表顯示的信號幅度保持不變。但是，由於內部噪聲主要由中放第一級產生，因而頻譜儀的噪聲會發生變化。衰減器衰減量每增加10dB,頻譜儀顯示噪聲電平提高10dB。因此測試時應在標準允許的情況下儘量減小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果有變化，則表明雜散發射的測試結果中存在儀表內部產生的失真成份。

    雜散發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表示的對測量結果的懷疑程度，它是表徵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。具體對雜散發射的測量不確定度進行分析與評定的方法如下。

    ①將測量系統按圖1連接後，對被測發射設備作n次獨立測量，得到n組獨立測量數據。

    ②用貝塞爾公式求得標準不確定度的A類分量（uA）   

    ③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，並且注意相關的事項，就可以順利完成對雜散發射的不確定度的測量分析、評定，保證良好的通信質量。   

責任編輯：陳虹