频谱辐射带宽检测项目详解

一、基础检测项目

1. 带宽测量

• 定义：测量信号在频域上的有效能量分布范围，通常以-3dB（半功率点）或-6dB带宽为基准。
• 检测方法：
  • -3dB带宽：通过频谱分析仪捕捉主频信号幅度下降3dB时的上下限频率差值。
  • 占用带宽（Occupied Bandwidth, OBW）：计算包含99%信号能量的频率范围（依据ITU-R SM.328标准）。
• 适用场景：5G通信基站、蓝牙/Wi-Fi模块的发射机测试。

2. 辐射功率

• 检测内容：
  • 峰值功率（Peak Power）：信号在最大幅度时的辐射功率。
  • 平均功率（Average Power）：信号在一个周期内的平均辐射能量。
• 仪器：功率计、接收机结合定向天线测量。
• 标准参考：FCC Part 15、ETSI EN 300 328（针对2.4GHz频段设备）。

3. 频谱掩模（Spectrum Mask）合规性

• 定义：验证信号能量是否超出标准规定的频谱模板限值。
• 检测流程：
  1. 使用频谱分析仪捕获信号频谱。
  2. 将实测频谱与预设掩模（如5G NR标准中的UE发射掩模）对比。 3 判定边缘频段是否超标。
• 重要性：防止设备对其他信道造成邻频干扰（ACI）。

二、高阶检测项目

4. 谐波与杂散发射

• 检测目标：
  • 谐波（Harmonics）：基波整数倍频点的非预期辐射（如2次、3次谐波）。
  • 杂散（Spurious Emissions）：非谐波关系的离散辐射（如时钟泄漏、开关噪声）。
• 限值要求：CISPR 32标准规定不同频段的杂散辐射阈值（例如30MHz-1GHz频段需低于-57dBm）。
• 解决方案：优化滤波电路或屏蔽设计。

5. 调制特性分析

• 关键参数：
  • 调制带宽（Modulation Bandwidth）：如QPSK、OFDM等调制方式的瞬时带宽。
  • 误差矢量幅度（EVM）：量化调制信号与理想波形的偏差。
• 测试设备：矢量信号分析仪（VSA）配合专用软件（如Keysight 89600 VSA）。

6. 频率稳定性与容限

• 检测内容：
  • 载波频率偏移（CFO）：实测载波频率与标称值的偏差。
  • 温漂特性：在极端温度下（-40°C至+85°C）验证频率稳定性。
• 标准示例：ITU-R M.1177对海事雷达的频率容限要求为±0.001%。

三、特殊场景检测

7. 跳频系统检测（如FHSS）

• 检测项目：
  • 跳频速率：验证每秒信道切换次数是否符合协议（如蓝牙BR/EDR的1600跳/秒）。
  • 驻留时间（Dwell Time）：单信道驻留时长是否满足FCC限制（如≤400ms/20s）。

8. 瞬态频谱分析

• 应用场景：检测突发信号（如雷达脉冲、物联网设备间歇性发射）的瞬态频谱特性。
• 技术难点：需使用实时频谱分析仪（RTSA）捕获毫秒级信号。

四、检测设备与标准

1. 核心仪器

• 频谱分析仪：Keysight N9021B、Rohde & Schwarz FSW系列。
• EMC测试系统：电波暗室、对数周期天线、LISN（线路阻抗稳定网络）。

2. 国际标准

• 通用标准：FCC Part 15（美国）、ETSI EN 301 893（欧盟）、GB 9254（中国）。
• 行业标准：MIL-STD-461G（军用）、IEC 60601-1-2（医疗设备）。

五、案例分析

案例1：5G基站发射机测试

• 检测重点：毫米波频段（28GHz）的OBW及EIRP（等效全向辐射功率）。
• 挑战：高频段路径损耗大，需波束成形校准。

案例2：无人机图传系统认证

• 检测项目：2.4GHz频段的杂散发射、占用带宽。
• 问题定位：发现FPGA时钟谐波导致5.8GHz频点超标，需增加屏蔽罩。