杂散发射的测量方法

参阅带宽是指在该带宽内规则了杂发出射电平值的带宽。

参阅带宽并非依照上表固定不变，例如一切空间无线电事务杂发出射的参阅带宽一概为4kHz；欧洲拟定的陆地移动事务固定台杂发出射的规范中，规则在近载波处杂发出射的参阅带宽要小一些；还有对每一个雷达系统丈量其杂发出射时，都有必要从头核算参阅带宽，ITU-R M.1177文件给出了详细的丈量办法。

2．对丈量仪器的要求

2．1选频丈量接纳机

选频接纳机或许频谱分析仪都可用于丈量传导到天线的杂散辐射和箱体辐射。在丈量进程中应留意以下几个方面：

2．1．1丈量仪器的加权功用 weighting function

一切的丈量接纳机应具有平均值和峰值的加权功用。

2．1．2分辩带宽 resolution bandwidth（RBW）

一般的原则是，丈量接纳机分辩带宽（末级中频滤波器的3dB带宽）应等于参阅带宽。但为了进步丈量的精确性、灵敏度和功率，分辩带宽可以不同于参阅带宽。例如，在丈量接近中心频率的发射重量时，有时就需求选用较窄的分辩带宽。当分辩带宽小于参阅带宽时，丈量成果应为参阅带宽内各重量的总和（其和应为功率求和，除非特别要求杂散信号依照电压求和，或是按介值法判别，见注1）。当分辩带宽大于参阅带宽时，宽带杂发出射的丈量成果应按带宽份额进行归一化。但关于离散（窄带）杂散产品，不能选用归一化。

分辩带宽的批改因子需由测验接纳机的实践分辩带宽（如：-6dB分辩带宽）和被测杂发出射信号特征而定（如：脉冲信号或高斯噪声）。

注1：介值判别法——当选用PEP（峰包功率）法丈量杂发出射，且分辩带宽小于参阅带宽时，所测得的总功率或许不精确。假如不知道求和规律，那么在参阅带宽内所测得的总的杂发出射功率应依照功率合成法和电压合成法别离求得。在每次丈量中，假如用电压合成法求得的杂发出射值低于规则的限值，则满意要求；假如用功率合成法求得的杂发出射值高于规则的限值，则不满意要求。

2．1．3 视频带宽 video bandwidth (VBW)

视频带宽至少与分辩带宽相同，最好为分辩带宽的3至5倍。VBW反映的是丈量接纳机中坐落包络检波器和模数转化器之间的视频放大器的带宽。改动VBW的设置，可以减小噪声峰-峰值的改动量，进步较低信噪比信号丈量的分辩率和复现率，易于发现隐藏在噪声中的小信号。

2．1．4 丈量接纳机滤波器的形状因子 shape factor

形状因子是描绘带通滤波器挑选性的一个参数，一般界说为阻带和通带带宽的比值。抱负滤波器的比值为1。可是，实践上滤波器具有滚降衰减特性，远达不到抱负状况。例如：频谱分析仪在扫描状况下，被测信号经过的近似高斯滤波器是由多级可调滤波器构成，其形状因子一般规则为-60dB与-3dB的比值，规模在5：1到15：1之间。

2．2 基频带阻滤波器

基频和杂发出射的功率比值或许在70dB以上。这么高的比值常常导致基频输入电平过大，在选频接纳机中形成非线形失真产品。故此，在丈量仪器的输入端一般接入一个基频带阻滤波器（在杂发出射重量不太接近基频条件下适用）。关于远高于基频的频段（如：谐波频率），也可选用带通或高通滤波器。但这种丈量杂发出射重量的滤波器的插入损耗不能太大，而且滤波器要具有十分好的频响特性。

常用的VHF/UHF频段电路型可变频带阻滤波器的插入损耗只要3-5 dB，乃至更小，1 GHz以上频段的大约为2-3 dB。

因受物理尺度及插入损耗的约束，四分之一波长可调带通腔体滤波器只适用于50 MHz以上频率。关于腔体陷波器而言，在远离陷波频率大约10%以上的频率处，插入损耗也小于1 dB。

一般多频段接纳机都具有可变频的滤波器，以便盯梢被测系统的调谐频率。用于丈量杂发出射的可变滤波器的品种有：电调谐高频头和钇铁柘榴石（YIG）滤波器.这些滤波器比固定频点的滤波器有较大的插入损耗，但具有较小的通带，可以丈量距发射频率较近的信号。

电调谐高频头一般用于50 MHz到1 GHz频段，其3dB带宽约为谐振频率的5%，插入损耗约5-6 dB。

钇铁柘榴石（YIG）滤波器一般用于1-18 GHz频段，其3dB带宽在2GHz处约为15MHz，在18GHz处约为30MHz，插入损耗大约为6-8dB。

2．3 耦合器

丈量会用到可将基频发射功率耦合出来的定向耦合器。在基频处，其阻抗有必要和发射机的阻抗相匹配。

2．4 终端负载

当依照办法1丈量杂发出射功率时，被测发射机应衔接测验负载或许终端负载。值得留意的是杂发出射电平会受发射机末级、传输线和测验负载间阻抗匹配程度的影响。

2．5 丈量天线

丈量时会用到增益已知的谐振偶极子天线或等效全向天线作为参阅天线。

2．6 调制状况

丈量应尽或许在发射机正常作业时，最大调制状况下进行。有时为了发现一些特别的杂散频率，也需在无调制条件下进行丈量。但有必要指出，此刻并非一切杂发出射都能检测出来，因参加调制后或许会发生其它杂散频率重量。

3．丈量的受限性

3．1 带宽约束

依照±250%倍必要带宽的限值，规则了杂发出射丈量规模的开始频率。但某些状况不能这样区分，由于非杂发出射量会形成严峻的丈量误差。从头确认杂散丈量规模的分界线，可不选用±250%倍必要带宽的区分办法，而选用一种新的区分办法（见下式）。别的，也可以不改动以±250%倍必要带宽划定的频段规模，而改用较小的分辩带宽进行丈量。

新区分的频段规模和分辩带宽存在下式联系：

RBW x (k-1)≤2(OOB–NBW/2)

RBW：分辩带宽(resolution bandwidth)
k：形状因子(shape factor)
OOB：带外带宽(Out-of-band boundary)
NBW：必要带宽(necessary bandwidth)

由上式可知：假如分辩带宽不变，可核算出带外带宽的规模，反之亦然。

假定一个信号的必要带宽是16kHz，用±250%必要带宽得出的带外带宽（设为40kHz）的规模不变。假如丈量分辩带宽滤波器的形状因子是15：1，对带内的功率按捺比为60dB，那么分辩带宽应约为4.5 kHz, 核算如下：

RBW≤2(OOB-NBW/2)/(k-1)

则：RBW≤2 (40–16/2)/(15–1)
得：RBW≤4.5 kHz

另一方面，给定相同的信号和丈量接纳机参数，假如分辩带宽固定不变，为100kHz，那么带外带宽可利用上式从头算得。关于上例，假如分辩带宽是100kHz，那么算出的带外带宽为708kHz。

3．2 灵敏度约束

由于衔接用的转化器材和线缆的损耗，导致频谱分析仪丈量灵敏度下降。但这可以经过选用低噪声放大器来战胜。

在单个状况下，如在26 GHz以上，调制状况下，丈量被测设备（EUT）是否契合规范要求时，首要由于测验设备选用外部混频器，仍无法取得满意高的灵敏度；而在载波（CW）状况下，杂发出射的丈量或许是精确的，由于那些由调制形成的发射重量在总量上等于被测设备（EUT）的调制损耗。

3．3 时刻约束

关于输出起伏随时刻改动的任何有用信号（例如：非恒包络调制），为坚持丈量值的接连稳定性，至少取十次丈量的平均值。

4．丈量办法

4．1 概述

这儿介绍两种杂发出射的丈量办法。在办法1和办法2中有必要留意，由测验所发生的辐射不得搅扰测验环境中的测验系统。一起有必要留意，正确选用杂发出射规范中特别规则的功率加权功用。（拜见2.1.1）

办法1-用于丈量输出到被测设备（EUT）天线端口的杂发出射功率。

办法2-用于丈量杂散的等效全向辐射功率（e.i.r.p），需求用到一个契合条件的测验场所。

假如办法1满意丈量要求，则尽或许选用办法1。运用波导的系统应选用办法2，由于在波导终端的转化器材会带来许多测验问题。假若天线端口是波导法兰，那么在波导向同轴转化的进程中，远端的杂发出射会被大大地衰耗。只要在测验电缆与波导衔接的一端加上特制的锥型波导器材，才干选用办法1丈量。相同，VLF/LF频段的发射机也应选用办法2丈量，由于发射机、馈线、天线之间并没有明晰的边界区分。

雷达系统的丈量办法ITU还有文件阐明（ITU-R M.1177）。由于对雷达系统尚没有特别完善的丈量办法，有必要依据杂发出射限值的详细要求进行实践可行的丈量。

4．2办法1-输出到天线端口的杂发出射的丈量办法

此办法无需特别的测验场所或电波暗室，测验成果也不会遭到电磁搅扰（EMI）的影响，但须考虑馈线影响。此办法疏忽了因天线失配形成的衰耗和恣意杂散产品的无效辐射，还有天线自身发生的杂散产品。杂发出射功率丈量设备的框图如图1所示：

图1 杂发出射功率丈量设备的框图

4．2．1 直接衔接法

在这种办法中，要求对一切的丈量部件（滤波器、耦合器、电缆）别离进行校准，或许把这些部件连成一个全体进行校准。不管哪种校准，都是用一台已校准的、输出电平可调的信号发生器和丈量接纳机来完结。在各个频点f处，校准因子界说如下：

其间: 频点f处的校准因子(dB)
: 在频点f处的输入功率(由信号发生器发生) (dBW或dBm)
: 频点f处的输出功率(由丈量接纳机读出) (dBW或dBm)

校准因子表达了一切衔接在信号发生器和丈量接纳机之间部件的插入损耗。

假如别离校准衔接部件，丈量设备的总校准因子可由下式核算：
其间：: 频率f处的丈量设备总校准因子(dB)
: 频率f处丈量衔接链中各个部件的校准因子(dB)

丈量进程中，(dBW或dBm)是频率f处由丈量接纳机读出的杂发出射功率，而在频率f处实践杂发出射功率(dBW或dBm)由下式核算得出：

4．2．2 代替法

这种办法不需求对衔接部件校准，而是先由丈量仪器记载下杂发出射功率的读数值。然后用一台已校准的信号发生器代替被测设备（EUT），当丈量仪器的读数值和从前记载值到达共同时，信号发生器的输出值就等于杂发出射的功率值。

4．3 办法2-杂发出射e.i.r.p的丈量办法

杂发出射e.i.r.p的丈量设备框图见图2。

办法2中的丈量有必要在远场条件下进行，而关于很低的频率或是多个频率组合以及天线规范来说，远场条件是很难完成的（如：用1.2m碟型天线发射14 GHz射频信号，在140m远处才干到达远场的条件）。别的，丈量也比较费事，尽管主动查验技能减少了一些作业量，但要在各个方向和频率上按不同极化办法丈量杂发出射的e.i.r.p依然十分耗时。

图2 杂发出射e.i.r.p的丈量设备框图

4．3．1 辐射丈量的测验场所

测验场所应满意水平极化和垂直极化场的衰减要求，即衰减量应在理论值的±4dB之内。测验场所还应满意下列条件：地势平整，上方没有架空电线，邻近没有反射物，在规则间隔处有满意的空间摆放天线，并使天线、EUT和反射物间有满意的间隔。反射物是指那些建筑资料可导电的物体。测验场所须设备水平金属平面地板。

测验也可以在墙上掩盖有吸波资料，无电波反射的电波暗室内进行。那么，对电波暗室的检验测验就显得十分重要，首要意图是验证室内水平极化和垂直极化场的衰减丈量值是否契合±4dB的规范（详见IEC/CISPR 文件No. 22）。

测验场所的导电的平面地板须超出被测设备（EUT）和最大测验天线的外延1m以上，而且掩盖被测设备（EUT）和天线之间的一切区域。地板有必要为金属资料，上面不允许有尺度大于最高测验频率所对应波长十分之一的孔洞和裂缝。假如暗室内测验场所的衰减特性不满意要求，则需求加大导电平面地板的面积。关于半波暗室，相同要满意这些要求。

多种丈量小室也可用于杂发出射的丈量，如混波室(SMC)、横电磁波室（TEM）和吉赫TEM小室（GTEM）。但这些新测验系统没有广泛地被一切的规范系统所承受，相关的技能正在做进一步的研讨和验证。

4．3．2 直接法

在这种办法中，也要求对一切的丈量部件（滤波器、耦合器、电缆）别离进行校准，或许把这些衔接部件作为一个全体进行校准。（拜见4.2.1）

自由空间条件下频率f处的杂发出射的e.i.r.p，可由下式得到：

其间：: 频率f处杂发出射在丈量接纳机上的功率示值(dBW 或dBm)，与单位相同 。
: 频率f处，丈量设备的校准因子(dB)
: 频率f处，丈量天线的增益(dB)
f : 杂发出射的频率（MHz）
d : 发射天线与丈量天线的间隔（m）

4．3．3 代替法

在这种办法中，需用一副已校准的代替天线和一台信号发生器，调整信号发生器的输出值使丈量接纳机的示值等于丈量到的杂散信号值,便可得出杂发出射值。

4．4 特别箱体辐射的丈量

上述办法2可用于丈量发射机箱体的杂散辐射。这种办法需用一个已校准的终端负载替换EUT的天线，依照上述办法2的过程操作，即可得到箱体杂散辐射的e.i.r.p。终端假负载应置于一个小的独立屏蔽壳体中，以避免假负载的二次辐射搅扰被测箱体的辐射丈量。此外，衔接电缆也会有辐射发生，对丈量形成不良影响，所以有必要对此加以防备，可选用双屏蔽电缆，也可以给电缆加装屏蔽外壳。

结束语

杂发出射的丈量仅从框图看是比较简单的，其实可以影响丈量成果的要素许多，例如：EUT类型、丈量接纳机、天馈线、滤波器、测验场所等，还有参阅带宽、必要带宽、分辩带宽、功率加权功用的挑选等，都会对丈量形成影响。所以，要正确丈量杂发出射的量值，除了要弄理解各种相关概念外，还须对丈量中用到的各种外表、衔接器材、天线、被测设备、丈量场所等的特性、参数一目了然，仔细考虑一切相关要素后，才干得到精确的丈量成果。