《移动通信基站的辐射杂散测试》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信基站的辐射杂散测试（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、移动通信基站的辐射杂散测试黄友根1 陈天华1 朱建刚2/1. 上海市电磁兼容重点实验室；2. 上海市计量测试技术研究院1 通信基站杂散辐射的几种测试方法 移动通信基站主要测量基站壳体的杂散发射功率， 是评估基站的射频性能的一项重要指标。由于通信基 站的杂散发射不仅和基站的射频模块部分相关，而且 基站的输入输出电缆以及壳体结构也会影响到杂散的 性能，因此对基站进行杂散测试可以全面了解基站的 带内和带外的射频发射。 杂散测试时基站的天线口要接无感、无辐射的 50 模拟天线。测试可在三种测试场地进行：开阔场、全 波暗室、半电波暗室。 1.1 方法一：定义法 按有效辐射功率定义，杂散发射 测试要分两步
2、进 行： 第 一 步， 按 图 1 对 被 试 的 基 站 进 行 布 置， 并 在 30 MHz 4 GHz 的频率范围内进行频域的扫描测试， 以寻找所有可能的杂散频点，并记录这些频点对应的 杂散功率在接收机中的读数；第二步，按图 2 进行布 置，信号源产生上述第一步找到的待测频率的单频信 号，经替代的发射天线向外发射，调节信号源的输出 功率使接收机的读数与第一步得到的值相同，则信号 源输入到替代天线输入端的功率即为基站的最大有效 辐射功率。 由于第一步扫描到的最大发射频点数量可能非常 多，针对每一个频点进行替代测试的工作量将十分巨 大，而且对每一次测试的每一个被试样品都要进行上 述的两个步
3、骤，重复的工作也不少，导致测试时间过 于冗长，所以该方法的实用性较差，只有在存在疑问图1 预测试布置图2 终测替代法布置或发生争议的情况下才采用。 1.2 方法二：改进的定义法按照标准 CISPR 22 进行的辐射发射测试，只需要 进行方法一的第一步测试，但测试所得的结果是电场 强度 E，单位为 dBV/m，而且这里的 E 表征的是接 收天线处的电场强度，这和杂散发射要求的被试基站 处的有效辐射功率 P 存在着一定的差异，但是在某种 条件下，按照电磁场理论，这两者又有一定的联系。假设测试场地为自由空间，则在方法一的第一步无线产品如GSM、CDMA、WCDMA的基站杂散发射测试是评价基站的电磁发
4、 射的重要指标， 也是基站入网测试时的一项必不可少的测试项目。 杂散发射测试的测 试参数是基站壳体处的最大有效辐射功率。 本文从标准ETSI 300 220的定义法出发， 介绍了由此衍生的其他几种杂散测试方法， 并分别对这些方法的优劣进行了分析。 关 键词 杂散发射；有效辐射功率；通信基站；半电波暗室学术论文Academic Papers 测得的电场强度杂散功率与最大有效辐射功率之间理 论上存在一定的换算关系，推导过程如下： 设替代的 发射天线增益为 Gt，输入功率为 Pt，则在距离替代天线 d 处的功率密度 S 为（1）在远场条件下，E 和 H 相互垂直，且是自由空间波阻抗，为 377 。，
5、0图 3 预校准法布置S=EH 有由（2） 优点：使用预校准方法，通过功率和场强的对应 关系，可以直观地看出基站壳体的杂散发射是否超过 了规定的限值线，而且由于一次校准完成后无需再进 行替代测试，从而可提高测试效率。另外由于校准时 考虑了测试场地的环境因素，因此测试结果比较准确。 缺点：只能看出基站壳体杂散发射在接收天线处根据（1） 、 （2）式：如果替代的发射天线是采用半波振子天线，那么 增益 Gt 1.64，若采用下列单位 E(V/m)，Pt（mW） ，d（m） ，则的 发 射 场 强， 无 法 进 一 步 量 化 杂 散 发 射 功 率。 另 外，这种方法的校准测试工作量很大，而且标准规
6、定的有 效辐射功率极限值变成了接收场强极限值，使得测试 结果不直观，不便于出具第三方测试报告。 1.4 方法四：改进的预校准方法参考图 3，设信号源输入到半波偶极子天线的功率 为 PD，接收机接收的功率为 PR，假设 PD 与 PR 之间相 差 D, 则最大有效辐射功率 PD PR+D。这里 D 为场地 衰减，对于特定的测试场地、确定的替代天线和接收 天线，场地衰减 D 具有一个固定不变的频率特性，如 果事先通过实测得到了场地衰减的频率特性 D，那么 以后基站杂散测试时可通过 PD PR+D 直接得到所有 频点的最大有效辐射功率，而无需再进行单点的替代 测试，显然可提高测试效率。由于半波偶极子
7、天线是窄带天线，不能适用于宽 带测试，故实际测试时采用宽带天线，再根据宽带天 线在不同频点的增益转换到半波偶极子天线上。该方法的测试原理如下： ERP(dB m) 接收机读数（dBV/m） 107 dB CL+D+Gain（发射天线） 2.15（偶极子天线增益） 其 中 107 dB 为 50 系 统 中 dBV 和 dB m 之 间的转换因子； CL 为发射天线和接收天线连接电缆的功率损耗；Gain 为天线增益，减去 2.15 就是替代的发射天线 变成半波偶极子天线时的增益；D 为场地衰减，是从宽带天线输入口和接收天线 输出口之间功率的衰减量，包括空间衰减。使用预校准法时，由于 D 的校验是
8、把天线因子都 包含在内的，所以测试前要确定使用的宽带发射天线 和接收天线，尤其是接收天线，场地预校准后的测试 都要使用相同的接收天线。Pt ( dB m ) E (dBV/m) 20lgd-106.9（3）式（3）即为测试距离为 d 时基站最大有效辐射功率与接收机测得的电场强度的理论换算关系。由于理 论换算的前提为自由空间，忽略了实际测试时的地面 反射，得到的最大有效辐射功率将存在一定的测试误 差，估计最大可到 6 dB。因此，对于 Pt（dB m）超过 最大有效辐射功率极限值以及低于最大有效辐射功率 极限值但裕量不足 6 dB 的频点，还需要用半波偶极子 参考天线进行上述方法一的精确的替代测
9、试。优点：先用公式评估可能的超标点，然后再进行 精确的替代测试。显然需要替代测试的频点数比方法 一减少，因此可提高测试效率。缺点：仍然需要进行单频点的替代测试，工作量 仍然很大，并且用公式估算并没有考虑测试场地实际 的衰减情况，会带来一定的评估误差。1.3 方法三：预校准法 该 方 法 是 预 先 校 准 暗 室 的 电 磁 波 空 间 损 耗 曲 线。如 图 3 所 示， 先 用 信 号 发 生 器 在 选 定 的 频 点 以 标 准 规定的最大有效辐射功率极限值电平（对 GSM 基站， ETSI 300 342-3 规定：-36 dB m，30 MHz 1 GHz；-30 dB m，1 G
10、Hz 4 GHz）馈入到替代天线，在测量接收 机上得到该频点的辐射场强极限值；在杂散测试频率 范围内（30 MHz 4 GHz）选取多个频点进行测试，得 到一系列辐射场强极限值，然后用线性插值法将这些 离散的场强极限值变成连续的杂散发射的电场强度极 限值。测试时，只需按照 CISPR 22 的方法测试基站壳 体的电场强度，然后直接与上述校准得出的极限值进 行比较，所有频率的电场强度值低于限值，那么产品 就符合标准要求，反之亦然。测试时，调整信号源的输出功率使接收机的读数具有足够的动态范围，测试过程中，天线在 14 m 高 度范围内升降，得到 P1。然后断开与收发天线相连的 发射电缆和接收电缆，
11、用转接器直接将两根电缆连接 起来，信号源的输出功率保持不变，记录和保存接收 机的功率电平 P2。用第 2 步得到的功率值减去第 1 步 得到的功率值得到 D，即 D= P2- P1。当对场地预先进行校准后，得到了场地衰减值 D， 再对基站进行测试，利用补偿的数据得到机壳的杂散 发射功率。即：基站杂散功率场地衰减测试路径损耗接收 机读数值。考虑到偶极子天线和宽带天线的差异，如果对于 测试结果有争议的情况，还需要用偶极子天线进行适 当的复核。由于场地衰减测试中包含了测试场地的环境因素， 因此通过 PD=PR+D 换算得到的测试数据准确度很高。 另外，测试得到的数据就是 EUT 的最大有效辐射功率，
12、 可以直接与标准规定的功率极限值进行比较来判别测表1试通过与否，因此测试结果也很直观。 优点：考虑了实际测试场地的衰减，经过实际测 试，测试结果反映采用预校准法更接近真实的杂散功 率值。图 4 宽带天线校准法值得进一步考虑的地方：预校准时用的替代天线 是宽带天线，但是实际的杂散发射值要用半波偶极子 天线的 ERP 来表示，直接用相对增益进行换算有一点 偏差。半波暗室有地面反射，这样宽带天线和半波偶 极子天线的最大发射方向和增益可能有些变化，其相 对增益就会变化，也可能影响测试结果，所以还需要 用实际的测试结果来进行修正。经过多次的试验修正 后的测试结果会和标准定义法测试结果完全一致。测试方法优
13、点缺点测试需要用可调谐的振子天线，每测试一个频率都要换天线，测试繁琐，花费时间最长。定义法是标准规定的方法，测试结果准确，测试误差小。在定义法的基础上改进，用宽带的接收天线测试，测试效率提高，花费时间小，对预测试和整改测试很实用。理论计算场地的空间电磁波损耗，造成误差；测试时间依然较长，效率不很高。改进的定义法用宽带天线作为接收和发射天线，一次预校准后不再进行后续的校准；准确的评估了场地因素，减少了测试误差； 测试效率高。预校准法测试单位和标准不统一，测试结果无法直接比较。用宽带天线作为接收和发射天线，考虑了场地因素，测试误差很小；测试效率很高；测试的重复性好。在测试结果和标准限值相差不大时，
14、还需要用定义法进行验证。改进的预校准法2 各种测试方法的比较 从表中可以明显地看出，实测时如果硬件条件 具备的话，最好是用改进的预校准法进行辐射杂散测 试，不仅省时省力，而且测试准确度高，因此兼顾了 测试效率和测试精度，实用性很强；当测试结果临近 标准规定的限值线或对测试结果有争议时，应用标准 规定的定义法进行验证测试。Radiated spurious emission test for mobile stationHuang Yougen1 Chen Tianhua1 Zhu Jiangang2 （1. Shanghai Key Laboratory of Electromagnetic
15、CompatibilityTest; 2. Shanghai Institute of Measurement and Testing Technology）Abstract: Radiated spurious emission(RSE) test is an important item forestimation the interference of the station, especially for Wireless products such as GSM, CDMA, WCDMA station. And it is a compulsory test itemfor sta
16、tion access test. This article describes some methods for RSE test and list the difference and advantage.Keywords: Radiated spurious emission effective radiated power (ERP)mobile station semi-ancheoic chamber参考文献： 1 ETSI 300 220 Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM);Short Range Devices (SRD);Radio equipment to be used in the 25 MHz to 1 000 MHz frequency range with po
