頻譜輻射帶寬檢測項目詳解

一、基礎檢測項目

1. 帶寬測量

• 定義：測量信號在頻域上的有效能量分布范圍，通常以-3dB（半功率點）或-6dB帶寬為基準。
• 檢測方法：
  • -3dB帶寬：通過頻譜分析儀捕捉主頻信號幅度下降3dB時的上下限頻率差值。
  • 占用帶寬（Occupied Bandwidth, OBW）：計算包含99%信號能量的頻率范圍（依據ITU-R SM.328標準）。
• 適用場景：5G通信基站、藍牙/Wi-Fi模塊的發射機測試。

2. 輻射功率

• 檢測內容：
  • 峰值功率（Peak Power）：信號在最大幅度時的輻射功率。
  • 平均功率（Average Power）：信號在一個周期內的平均輻射能量。
• 儀器：功率計、接收機結合定向天線測量。
• 標準參考：FCC Part 15、ETSI EN 300 328（針對2.4GHz頻段設備）。

3. 頻譜掩模（Spectrum Mask）合規性

• 定義：驗證信號能量是否超出標準規定的頻譜模板限值。
• 檢測流程：
  1. 使用頻譜分析儀捕獲信號頻譜。
  2. 將實測頻譜與預設掩模（如5G NR標準中的UE發射掩模）對比。 3 判定邊緣頻段是否超標。
• 重要性：防止設備對其他信道造成鄰頻干擾（ACI）。

二、高階檢測項目

4. 諧波與雜散發射

• 檢測目標：
  • 諧波（Harmonics）：基波整數倍頻點的非預期輻射（如2次、3次諧波）。
  • 雜散（Spurious Emissions）：非諧波關系的離散輻射（如時鐘泄漏、開關噪聲）。
• 限值要求：CISPR 32標準規定不同頻段的雜散輻射閾值（例如30MHz-1GHz頻段需低于-57dBm）。
• 解決方案：優化濾波電路或屏蔽設計。

5. 調制特性分析

• 關鍵參數：
  • 調制帶寬（Modulation Bandwidth）：如QPSK、OFDM等調制方式的瞬時帶寬。
  • 誤差矢量幅度（EVM）：量化調制信號與理想波形的偏差。
• 測試設備：矢量信號分析儀（VSA）配合專用軟件（如Keysight 89600 VSA）。

6. 頻率穩定性與容限

• 檢測內容：
  • 載波頻率偏移（CFO）：實測載波頻率與標稱值的偏差。
  • 溫漂特性：在極端溫度下（-40°C至+85°C）驗證頻率穩定性。
• 標準示例：ITU-R M.1177對海事雷達的頻率容限要求為±0.001%。

三、特殊場景檢測

7. 跳頻系統檢測（如FHSS）

• 檢測項目：
  • 跳頻速率：驗證每秒信道切換次數是否符合協議（如藍牙BR/EDR的1600跳/秒）。
  • 駐留時間（Dwell Time）：單信道駐留時長是否滿足FCC限制（如≤400ms/20s）。

8. 瞬態頻譜分析

• 應用場景：檢測突發信號（如雷達脈沖、物聯網設備間歇性發射）的瞬態頻譜特性。
• 技術難點：需使用實時頻譜分析儀（RTSA）捕獲毫秒級信號。

四、檢測設備與標準

1. 核心儀器

• 頻譜分析儀：Keysight N9021B、Rohde & Schwarz FSW系列。
• EMC測試系統：電波暗室、對數周期天線、LISN（線路阻抗穩定網絡）。

2. 國際標準

• 通用標準：FCC Part 15（美國）、ETSI EN 301 893（歐盟）、GB 9254（中國）。
• 行業標準：MIL-STD-461G（軍用）、IEC 60601-1-2（醫療設備）。

五、案例分析

案例1：5G基站發射機測試

• 檢測重點：毫米波頻段（28GHz）的OBW及EIRP（等效全向輻射功率）。
• 挑戰：高頻段路徑損耗大，需波束成形校準。

案例2：無人機圖傳系統認證

• 檢測項目：2.4GHz頻段的雜散發射、占用帶寬。
• 問題定位：發現FPGA時鐘諧波導致5.8GHz頻點超標，需增加屏蔽罩。