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   0  引 言

    近年來(lái)，信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的無(wú)線通信領(lǐng)域己徹底地改變了人們的生活方式和工作方式。無(wú)論是工作還是生活，各種無(wú)線通信設(shè)備已經(jīng)是人們不可缺少的必需品。由此而來(lái)的電磁兼容性問(wèn)題也就愈來(lái)愈復(fù)雜。如果不能很好的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，采取防干擾技術(shù)，抑制電磁干擾，無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飽和度。一旦超過(guò)這個(gè)限度，那么就會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況：無(wú)線通信技術(shù)愈發(fā)展，破壞性反而愈大。

    對(duì)無(wú)線電管理工作來(lái)說(shuō)，雜散發(fā)射是產(chǎn)生干擾的重要原因，在無(wú)線電發(fā)射設(shè)備檢測(cè)中，雜散發(fā)射是一個(gè)重要的必測(cè)項(xiàng)目。本文參考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，并結(jié)合實(shí)際工作中的體會(huì)，對(duì)雜散發(fā)射的測(cè)量方法做了詳細(xì)的分析。

    1  雜散發(fā)射介紹

    1.1  定義

    雜散發(fā)射指的是在必要帶寬之外某個(gè)或某些頻率上的發(fā)射，其發(fā)射電平可降低但不影響相應(yīng)信息傳遞。包括：諧波發(fā)射、寄生發(fā)射、互調(diào)產(chǎn)物以及變頻產(chǎn)物，但帶外發(fā)射除外。

    一般來(lái)說(shuō)，落在中心頻率兩側(cè)，必要帶寬倍處或以外的發(fā)射都認(rèn)為是雜散發(fā)射。

    1.2  參考帶寬

    參考帶寬是指在該帶寬內(nèi)規(guī)定了雜散發(fā)射電平值的帶寬。

    但要注意,參考帶寬并非按照上表固定不變，也有另外的規(guī)定,例如所有空間無(wú)線電業(yè)務(wù)雜散發(fā)射的參考帶寬一律為4KHz；歐洲制定的陸地移動(dòng)業(yè)務(wù)固定臺(tái)雜散發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定在近載波處雜散發(fā)射的參考帶寬要小一些；還有對(duì)每一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)量其雜散發(fā)射時(shí)，都必須重新計(jì)算參考帶寬，GB 13421-92文件給出了具體的測(cè)量方法。

    1.3  雜散輻射功率

    定義指標(biāo)時(shí)要求固定無(wú)線接入產(chǎn)品的雜散輻射指標(biāo)，根據(jù)GB 13421-92文件規(guī)定，應(yīng)符合以下要求：絕對(duì)電平的定義是以“mW”或“?滋W”表示的雜散輻射平均功率或波峰包絡(luò)功率。相對(duì)電平是以分貝表示的雜散輻射平均功率或雜散發(fā)射波峰包絡(luò)功率相對(duì)于發(fā)射波峰包絡(luò)功率的衰減量。如表2所示(略)。

    1.4  帶外發(fā)射

    帶外發(fā)射是在緊靠必要帶寬的外側(cè)，由調(diào)制過(guò)程產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)頻率的發(fā)射，但雜散發(fā)射除外。一般來(lái)說(shuō)，落在中心頻率兩側(cè)，必要帶寬±250%倍處以內(nèi)的無(wú)用發(fā)射都認(rèn)為是帶外發(fā)射。

    2  對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求

    2.1  選頻測(cè)量接收機(jī)

    選頻接收機(jī)或者頻譜分析儀都可用于測(cè)量傳導(dǎo)到天線的雜散輻射。在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

    （1）測(cè)量?jī)x器的加權(quán)功能：所有的測(cè)量接收機(jī)應(yīng)具有平均值和峰值的加權(quán)功能。

    （2）分辨帶寬：通常的原則是：測(cè)量接收機(jī)分辨帶寬（末級(jí)中頻濾波器的3dB帶寬）應(yīng)等于參考帶寬。但為了提高測(cè)量的精確性、靈敏度和效率，分辨帶寬可以不同于參考帶寬。例如，在測(cè)量靠近中心頻率的發(fā)射分量時(shí)，有時(shí)就需要采用較窄的分辨帶寬。當(dāng)分辨帶寬小于參考帶寬時(shí)，測(cè)量結(jié)果應(yīng)為參考帶寬內(nèi)各分量的總和（其和應(yīng)為功率求和，除非特別要求雜散信號(hào)按照電壓求和或是按介值法判別）。當(dāng)分辨帶寬大于參考帶寬時(shí)，寬帶雜散發(fā)射的測(cè)量結(jié)果應(yīng)按帶寬比例進(jìn)行歸一化。但對(duì)于離散（窄帶）雜散產(chǎn)物，不能采用歸一化。分辨帶寬的修正因子需由測(cè)試接收機(jī)的實(shí)際分辨帶寬（如：-6dB分辨帶寬）和被測(cè)雜散發(fā)射信號(hào)特征而定（如：脈沖信號(hào)或高斯噪聲）。

    2.2  視頻帶寬

    視頻帶寬至少與分辨帶寬相同，最好為分辨帶寬的3至5倍。視頻帶寬（VBW）反映的是測(cè)量接收機(jī)中位于包絡(luò)檢波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的視頻放大器的帶寬。改變VBW的設(shè)置，可以減小噪聲峰-峰值的變化量，提高較低信噪比信號(hào)測(cè)量的分辨率和復(fù)現(xiàn)率，易于發(fā)現(xiàn)隱藏在噪聲中的小信號(hào)。

    2.3  測(cè)量接收機(jī)濾波器的形狀因子 

    形狀因子是描述帶通濾波器選擇性的性能指標(biāo)，定義為阻帶和通帶帶寬的比值。理想濾波器的比值為1。因?yàn)闉V波器具有滾降衰減特性，所以實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理想狀態(tài)。例如：頻譜分析儀在掃描狀態(tài)下，被測(cè)信號(hào)通過(guò)的近似高斯濾波器是由多級(jí)可調(diào)濾波器構(gòu)成，其形狀因子通常規(guī)定為-60dB與-3dB的比值，范圍在5：1到15：1之間。

    2.4  基頻帶阻濾波器

    測(cè)量雜散發(fā)射要加帶阻濾波器（陷波器），它在雜散發(fā)射分量不太靠近基頻條件下適用，這是因?yàn)閷?duì)大信號(hào)而言，頻譜儀等測(cè)試儀也是一個(gè)非線性器件。在主波大信號(hào)作用下頻譜儀本身就會(huì)產(chǎn)生二次波、三次波等諧波，這些諧波就會(huì)疊加到信號(hào)的二次波、三次波上，使我們測(cè)出的雜散值就不準(zhǔn)了。而用帶阻濾波器就是濾掉主波大信號(hào)，提高頻譜儀的線性動(dòng)態(tài)范圍。這樣就可以大大減小頻譜儀的非線性失真，保證雜散值測(cè)試的準(zhǔn)確性。濾波器要求對(duì)主波的抑制最好大于40dB。

    對(duì)于遠(yuǎn)高于基頻的頻段（如：諧波頻率），也可采用帶通或高通濾波器。但這種測(cè)量雜散發(fā)射分量的濾波器的插入損耗不能太大，并且濾波器要具有非常好的頻響特性。常用的VHF/UHF頻段電路型可變頻帶阻濾波器的插入損耗只有3-5dB，甚至更小，1GHz以上頻段的大約為2-3dB。因受物理尺寸及插入損耗的制約，四分之一波長(zhǎng)可調(diào)帶通腔體濾波器只適用于50MHz以上頻率。對(duì)于腔體陷波器而言，在遠(yuǎn)離陷波頻率大約10%以上的頻率處，插入損耗也小于1dB。

    一般多頻段接收機(jī)都具有可變頻的濾波器，以便跟蹤被測(cè)系統(tǒng)的調(diào)諧頻率。用于測(cè)量雜散發(fā)射的可變?yōu)V波器的種類有：電調(diào)諧高頻頭和釔鐵柘榴石（YIG）濾波器。這些濾波器比固定頻點(diǎn)的濾波器有較大的插入損耗，但具有較小的通帶，可以測(cè)量距發(fā)射頻率較近的信號(hào)。

    電調(diào)諧高頻頭通常用于50MHz到1GHz頻段，其3dB帶寬約為諧振頻率的5%，插入損耗約5-6dB 。釔鐵柘榴石（YIG）濾波器通常用于1-18GHz頻段，其3dB帶寬在2GHz處約為15MHz，在18GHz處約為30MHz，插入損耗大約為6-8dB。

    2.5  耦合器

    測(cè)量要用到可將基頻發(fā)射功率耦合出來(lái)的定向耦合器。在基頻處，其阻抗必須和發(fā)射機(jī)的阻抗相匹配。

    （1） 終端負(fù)載：當(dāng)按照方法1測(cè)量雜散發(fā)射功率時(shí)，被測(cè)發(fā)射機(jī)應(yīng)連接測(cè)試負(fù)載或者終端負(fù)載。值得注意的是雜散發(fā)射電平會(huì)受發(fā)射機(jī)末級(jí)、傳輸線和測(cè)試負(fù)載間阻抗匹配程度的影響。

    （2）測(cè)量天線：測(cè)量時(shí)會(huì)用到增益已知的諧振偶極子天線或等效全向天線作為參考天線。

    （3） 調(diào)制狀況：測(cè)量應(yīng)盡可能在發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，最大調(diào)制狀態(tài)下進(jìn)行。有時(shí)為了發(fā)現(xiàn)一些特殊的雜散頻率，也需在無(wú)調(diào)制條件下進(jìn)行測(cè)量。但必須指出，此時(shí)并非所有雜散發(fā)射都能檢測(cè)出來(lái)，因加入調(diào)制后可能會(huì)產(chǎn)生其它雜散頻率分量。

    2.6  測(cè)量的受限性

    （1）帶寬限制±250%依照倍必要帶寬的限值，規(guī)定了雜散發(fā)射測(cè)量范圍的起始頻率。但某些情況不能這樣劃分，因?yàn)榉请s散發(fā)射量會(huì)造成嚴(yán)重的測(cè)量誤差。重新確定雜散測(cè)量范圍的分界線，可不采用±250%倍必要帶寬的劃分辦法，而采用一種新的劃分方法（見(jiàn)下式）。另外，也可以不改變以±250%倍必要帶寬劃定的頻段范圍，而改用較小的分辨帶寬進(jìn)行測(cè)量。

    新劃分的頻段范圍和分辨帶寬存在下式關(guān)系：

    RBW×（k-1）≤（OOB-NBW/2）

    RBW表示分辨帶寬；k表示形狀因子；OOB表示帶外帶寬；NBW表示必要帶寬。

    由上式可知：如果分辨帶寬不變，可計(jì)算出帶外帶寬的范圍，反之亦然。

    假設(shè)一個(gè)信號(hào)的必要帶寬是16KHz，用±250%必要帶寬得出的帶外帶寬（設(shè)為40KHz）的范圍不變。如果測(cè)量分辨帶寬濾波器的形狀因子是15：1，對(duì)帶內(nèi)的功率抑制比為60dB，那么分辨帶寬應(yīng)約為4.5KHz, 計(jì)算如下：

    RBW≤（OOB-NBW/2）/（k-1)

    則： RBW≤ 2*（40-16/2）15-1

    得：RBW≤4.5KHz

    另一方面，給定同樣的信號(hào)和測(cè)量接收機(jī)參數(shù)，如果分辨帶寬固定不變，為100KHz，那么帶外帶寬可利用上式重新算得。對(duì)于上例，如果分辨帶寬是100KHz，那么算出的帶外帶寬為708KHz。

    （2）靈敏度限制:由于連接用的轉(zhuǎn)換器件和線纜的損耗，導(dǎo)致頻譜分析儀測(cè)量靈敏度降低。但這可以通過(guò)采用低噪聲放大器來(lái)克服。在個(gè)別情況下，如在以上，調(diào)制狀態(tài)下，測(cè)量被測(cè)設(shè)備（EUT）是否符合規(guī)范要求時(shí)，主要因?yàn)闇y(cè)試裝置采用外部混頻器，仍無(wú)法獲得足夠高的靈敏度；而在載波（CW）狀態(tài)下，雜散發(fā)射的測(cè)量可能是準(zhǔn)確的，因?yàn)槟切┯烧{(diào)制造成的發(fā)射分量在總量上等于被測(cè)設(shè)備（EUT）的調(diào)制損耗。

    （3）時(shí)間限制:對(duì)于輸出幅度隨時(shí)間變化的任何有用信號(hào)（例如：非恒包絡(luò)調(diào)制），為保持測(cè)量值的連續(xù)穩(wěn)定性，至少取10次測(cè)量的平均值。