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從RE到RSE:聊聊無線產(chǎn)品EMC認(rèn)證測試中的輻射項(xiàng)(下)

英利檢測 ? 2023-05-29 06:00 ? 次閱讀
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當(dāng)無線產(chǎn)品開啟個(gè)人通信時(shí)代之際,EUT這個(gè)載體變了,輻射發(fā)射測試標(biāo)準(zhǔn)要不要變?怎么變?

回答這個(gè)問題的不再是ANSI和CISPR,而是聯(lián)合國下屬機(jī)構(gòu)國際電信聯(lián)盟無線電通信部門(ITU-R)以及著名的移動(dòng)通信組織3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃,3rd Generation PartnershipProject)。

一、

不走尋常路的ITU-R

ITU-R另辟蹊徑,提出了一種新的輻射發(fā)射測試思路,它不再基于RE雙線模型,也不再測量到達(dá)接收天線處的噪聲大小,而是直接測量噪聲源的大小。

ITU-R在參考建議文件Rec. ITU-R SM329中,系統(tǒng)地討論了發(fā)信機(jī)騷擾發(fā)射測量的方法。這是一個(gè)射頻測量的總體方案,不僅針對(duì)產(chǎn)品整體的輻射發(fā)射,也針對(duì)射頻端口的傳導(dǎo)發(fā)射。

雜散域

SM.329最重要的內(nèi)容,是引入了雜散發(fā)射(SpuriousEmission)的概念。它按照距離主頻信號(hào)中心頻點(diǎn)的遠(yuǎn)近,將整個(gè)測量頻段劃分成三個(gè)域(domain):工作域,帶外域和雜散域。主頻信號(hào)中心頻點(diǎn)f0,工作帶寬(或占用的信道帶寬)為B,以f0為基準(zhǔn),+/-2.5B以外的頻率范圍都是雜散域(Spurious domain)。頻率落在雜散域內(nèi)的無用信號(hào),被稱作雜散信號(hào)。

get?code=OTIxMTNmYTRhZWI1MjUzZjNiZTI5ZDAzMzJjM2VmNTIsMTY4NTA2OTQzNTM2Mw==

(SM.329中對(duì)三個(gè)域的定義)

替代法測量

SM.329中另外一個(gè)非常關(guān)鍵的內(nèi)容,是提出了用替代法測量輻射發(fā)射。簡單來說,就是在同一個(gè)位置上,用信號(hào)源加上發(fā)射天線(增益已知)替換EUT,通過調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出,使得測量儀器上得到的讀數(shù)與測量EUT時(shí)的讀數(shù)相同,一個(gè)頻點(diǎn)接一個(gè)頻點(diǎn)測量下去,那么每個(gè)頻點(diǎn)上EUT輻射騷擾的大小,都可以通過信號(hào)源的輸出功率和天線的增益推算出來。這個(gè)思路后來演化成為搭建RSE測試系統(tǒng)時(shí)必須要做的路徑損耗(Tranducer)校準(zhǔn)。

get?code=YjAxNjI3ZGEwMWQ4Zjk0MGY2MjY4NTFhNjQzNDFmNTAsMTY4NTA2OTQzNTM2NA==

(ITU-R SM.329-10,替代法測量輻射雜散)

讓人抓狂的SM.329

SM.329中有不少模棱兩可的地方,比如討論雜散信號(hào)的測量單位時(shí),指出測試結(jié)果可以使用:

  • 場強(qiáng),度量單位μV/m或dB(μV/m)或A/m或dB(μA/m)
  • 功率(e.r.p或e.i.r.p),度量單位W或mW或dBW或dBmW
  • 功率譜密度pdf,度量單位W/m2或dB(W/m2)

(有點(diǎn)暈,到底用哪個(gè)~)

關(guān)于測試場地,SM.329說,30MHz~1GHz頻段內(nèi),還是要用OATS和半電波暗室滴,至于其它的測試場地,像全電波暗室、混響室、TEM這些能不能用來測輻射雜散,以后再討論……

(當(dāng)年看到這兒,我內(nèi)心是崩潰的:1GHz以下用半電波暗室??那天線要不要上下掃描?公司現(xiàn)在測RSE用的就是全電波暗室,你告訴我說能不能用還待定~ T_T)

最早讀SM.329的時(shí)候,我經(jīng)常會(huì)冒出沖動(dòng)想抓著寫這標(biāo)準(zhǔn)的大牛問個(gè)清楚。后來才慢慢有點(diǎn)明白,SM.329是參考建議文件,它負(fù)責(zé)提出各種可能,具體細(xì)節(jié)還需要產(chǎn)品類的標(biāo)準(zhǔn)去落實(shí)。

這個(gè)任務(wù)落在了3GPP身上。

二、

勞模3GPP

按照ITU-R規(guī)劃的道路,以勤奮著稱的3GPP開始埋頭苦干,在針對(duì)不同移動(dòng)通信制式分別制定的測試標(biāo)準(zhǔn)中,進(jìn)一步規(guī)定了兩種類型的雜散發(fā)射測試:

  • 將位于射頻鏈路與EUT天線之間的天線接頭作為測試參考點(diǎn),測量從射頻發(fā)射鏈路輸出的雜散信號(hào)幅度。即傳導(dǎo)雜散測試
  • 將EUT看做一個(gè)黑盒(enclosure),測量天線接收整個(gè)黑盒對(duì)外的雜散發(fā)射,而不區(qū)分哪些是從手機(jī)天線輻射出的噪聲,哪些是從其它部分輻射出的噪聲。即輻射雜散測試(Radiated Spurious Emission,RSE)

3GPP根據(jù)ITU-R SM.329里對(duì)雜散域的定義,詳細(xì)規(guī)定了對(duì)不同移動(dòng)通信制式做RSE測試時(shí)的RBW設(shè)置;給定了不同測量頻段上的限值;將測量結(jié)果確定為功率值,單位dBm;將測試場地確定為全電波暗室;和通常的射頻功率測試一樣,測量儀器為頻譜儀,基本采用PK檢波。

全電波暗室

前面已經(jīng)提到過全電波暗室(FullyAnechoic Room,F(xiàn)AR),F(xiàn)AR是在半電波暗室的地面上加鋪一層吸波材料,消除掉地面反射,形成一個(gè)沒有任何反射的電磁波傳播環(huán)境。FAR模擬自由空間,由于沒有地面反射路徑的存在,到達(dá)接收天線處的只有直射波。接收天線不再需要上下掃描尋找噪聲最大值。

RSE的測量參考點(diǎn)在EUT的相位中心上——而RE的測量參考點(diǎn)在接收天線的相位中心。這個(gè)區(qū)別決定了在滿足遠(yuǎn)場條件下,RSE測量結(jié)果實(shí)際上與測試距離無關(guān)。我們可以在任意距離(滿足遠(yuǎn)場條件)下,利用替代法測量RSE。

到這里,我們可以停下來對(duì)RSE測試再劃個(gè)重點(diǎn):

  • 測量場地為FAR
  • 測量儀器為頻譜儀
  • 測量參考點(diǎn)在EUT處,測量結(jié)果是功率值(dBm)
  • 用替代法測量時(shí)不需要規(guī)定測試距離(需要滿足遠(yuǎn)場條件)
  • 測量天線無需上下掃描
  • 大部分情況下采用PK檢波
  • 場地檢驗(yàn)采用SVSWR法

誰的地盤

從RSE的定義可以看出,RSE測量的不僅僅是發(fā)信機(jī)搞出來的噪聲,它覆蓋的是整個(gè)雜散域,既包含有意發(fā)射,也包含EUT中與發(fā)信機(jī)無關(guān)的其它電路的無意發(fā)射。

3GPP標(biāo)準(zhǔn)頒布以后,RSE測試成為衡量無線產(chǎn)品EMI性能的重要測試。與此同時(shí),不難發(fā)現(xiàn),RE和RSE測試的考察范圍存在著重疊……

(RE測試:你,你搶我地盤~ RSE測試:怪我咯~)

那么該如何給無線產(chǎn)品的RE測試尋找合適的定位呢?

歐盟無線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)EN301489系列中,將RE測試明確定義為測量EUT的無意發(fā)射,當(dāng)測到的騷擾噪聲來自發(fā)信機(jī)時(shí),即使超標(biāo)也會(huì)被忽略不計(jì)。同時(shí),傳統(tǒng)ITE時(shí)代RE測試關(guān)注線纜等附件的做法也被繼承下來,在無線產(chǎn)品的RE測試中,EUT需要帶上充電器、耳機(jī)等附件,重點(diǎn)考察整體的輻射發(fā)射性能——測試甚至可以在EUT不建立通信鏈接的情況下進(jìn)行。

三、

回到上期文章開頭的那兩張圖。

測量單位和限值暴露了這兩張圖的身份——第一張是RSE測試,第二張是RE測試。親您答對(duì)了嗎?

不光測試結(jié)果看起來相似,實(shí)際操作中,RE測試和RSE測試的測試布置往往在外表上看來也傻傻分不清楚:

  • 在有些公司的研發(fā)測試中,為了加快測試,降低成本,1GHz以下的RE測試也在全電波暗室中進(jìn)行,僅將測量結(jié)果換算到半電波暗室;
  • 搭建RSE測試系統(tǒng)的時(shí)候,通常采用替代法校準(zhǔn)得到固定測試距離下的路徑損耗(Tranducer),在這之后,RSE測試就不用再費(fèi)勁地用替代法一個(gè)頻點(diǎn)一個(gè)頻點(diǎn)地測量,而是在保持固定測試距離(例如3m)的情況下掃頻進(jìn)行

。。。

結(jié)果就是,我們表面上看到的RE和RSE測試,越長越像……

get?code=NzBhMDg3ZjUxZDA5NWUzOTE5ZGJiZTdmOWRiNTQ3NWMsMTY4NTA2OTQzNTM2NA==

(猜一猜,這是RE測試?還是RSE測試?答案在文末)

結(jié)語

我們用了兩期的篇幅來分別講述無線產(chǎn)品的RE測試和RSE測試,如果把它們的細(xì)節(jié)放在一起,不難發(fā)現(xiàn),RSE在測試時(shí)間、暗室空間和建造成本以及考察的全面性上,要優(yōu)于RE測試——以至于ETS和R&S后來都推出了用于RSE預(yù)測試的小型屏蔽箱。

疑問自然而生:為什么針對(duì)無線產(chǎn)品還需要兩個(gè)測試項(xiàng)?為什么不在RSE測試中,也將EUT帶上附件,然后取消RE測試呢?

這也是我一直以來的疑惑。

在這里,說說我的看法,希望可以拋磚引玉:

  • 從技術(shù)的角度來說:

如果僅僅基于理論推導(dǎo)的話,1GHz以下RE測試的限值要比RSE更低,也就是說,在衡量1GHz以下頻段無意發(fā)射的時(shí)候,RE測試是更嚴(yán)格的

  • 從實(shí)際操作的角度來說:

RE測試和RSE測試是由不同標(biāo)準(zhǔn)組織制定的、來源完全不同的兩個(gè)測試。舉個(gè)栗子,在國內(nèi)做認(rèn)證的時(shí)候,RE測試隸屬3C,RSE測試屬于型號(hào)核準(zhǔn),取消一個(gè)?呃,當(dāng)我沒說過……

一代人走,一代人來,太陽落下,太陽照常升起。

測試標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)是一個(gè)緩慢而又不可阻擋的過程,CISPR32取代CISPR22,RED指令取代R&TTE指令……上學(xué)時(shí)印在課本上的那些老朋友們都慢慢成為了歷史。

載體變了,標(biāo)準(zhǔn)怎么可能不變。

5G商用化,全球規(guī)劃的工作頻段從20幾GHz到80GHz;Tesla電動(dòng)車autopilot主動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)工作頻率77GHz;802.11ad啟動(dòng)60GHz頻段……仿佛一夜之間,毫米波頻段的眾多應(yīng)用就顛覆了我們對(duì)于高頻的固有認(rèn)識(shí)。面對(duì)如此高的頻率,該如何開展電磁兼容研究和測試?現(xiàn)有的電磁兼容場地、設(shè)備和測試方法都顯得捉襟見肘。就和當(dāng)初曾經(jīng)站在1GHz這個(gè)臨界點(diǎn)前一樣,我們又一次站在了頻率的奇點(diǎn)前。

新的技術(shù)醞釀著一場新的變革,電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn)也不例外。

未來已來,讓我們拭目以待。

揭曉答案:上面那張圖里,雖然是全電波暗室、EUT帶附件測試,但卻真的不是1GHz以上的RE測試。

以上文章來源網(wǎng)絡(luò),如有涉及侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系刪除!我們一直在關(guān)注這方面的發(fā)展,對(duì)話題有不同見解的歡迎一起討論。

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