0  引 言

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

    對無線電管理工作來說，雜散發(fā)射是產(chǎn)生干擾的重要原因，在無線電發(fā)射設(shè)備檢測中，雜散發(fā)射是一個重要的必測項目。本文參考GB 13421-92無線電發(fā)射機雜散發(fā)射功率電平的限值和測量方法，并結(jié)合實際工作中的體會，對雜散發(fā)射的測量方法做了詳細(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。

    一般來說，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業(yè)務(wù)固定臺雜散發(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；還有對每一個雷達(dá)系統(tǒng)測量其雜散發(fā)射時，都必須重新計算參考帶寬，GB 13421-92文件給出了具體的測量方法。

    1.3  雜散輻射功率

    定義指標(biāo)時要求固定無線接入產(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)制過程產(chǎn)生的一個或多個頻率的發(fā)射，但雜散發(fā)射除外。一般來說，落在中心頻率兩側(cè)，必要帶寬±250%倍處以內(nèi)的無用發(fā)射都認(rèn)為是帶外發(fā)射。

    2  對測量儀器的要求

    2.1  選頻測量接收機

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

    （1）測量儀器的加權(quán)功能：所有的測量接收機應(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：測量接收機分辨帶寬（末級中頻濾波器的3dB帶寬）應(yīng)等于參考帶寬。但為了提高測量的精確性、靈敏度和效率，分辨帶寬可以不同于參考帶寬。例如，在測量靠近中心頻率的發(fā)射分量時，有時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，測量結(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，寬帶雜散發(fā)射的測量結(jié)果應(yīng)按帶寬比例進行歸一化。但對于離散（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試接收機的實際分辨帶寬（如：-6dB分辨帶寬）和被測雜散發(fā)射信號特征而定（如：脈沖信號或高斯噪聲）。

    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）反映的是測量接收機中位于包絡(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測量的分辨率和復(fù)現(xiàn)率，易于發(fā)現(xiàn)隱藏在噪聲中的小信號。

    2.3  測量接收機濾波器的形狀因子 

    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。因為濾波器具有滾降衰減特性，所以實際上遠(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，被測信號通過的近似高斯濾波器是由多級可調(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，這是因為對大信號而言，頻譜儀等測試儀也是一個非線性器件。在主波大信號作用下頻譜儀本身就會產(chǎn)生二次波、三次波等諧波，這些諧波就會疊加到信號的二次波、三次波上，使我們測出的雜散值就不準(zhǔn)了。而用帶阻濾波器就是濾掉主波大信號，提高頻譜儀的線性動態(tài)范圍。這樣就可以大大減小頻譜儀的非線性失真，保證雜散值測試的準(zhǔn)確性。濾波器要求對主波的抑制最好大于40dB。

    對于遠(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，四分之一波長可調(diào)帶通腔體濾波器只適用于50MHz以上頻率。對于腔體陷波器而言，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。

    一般多頻段接收機都具有可變頻的濾波器，以便跟蹤被測系統(tǒng)的調(diào)諧頻率。用于測量雜散發(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的濾波器有較大的插入損耗，但具有較小的通帶，可以測量距發(fā)射頻率較近的信號。

    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

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

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

    （2）測量天線：測量時會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：測量應(yīng)盡可能在發(fā)射機正常工作時，最大調(diào)制狀態(tài)下進行。有時為了發(fā)現(xiàn)一些特殊的雜散頻率，也需在無調(diào)制條件下進行測量。但必須指出，此時并非所有雜散發(fā)射都能檢測出來，因加入調(diào)制后可能會產(chǎn)生其它雜散頻率分量。

    2.6  測量的受限性

    （1）帶寬限制±250%依照倍必要帶寬的限值，規(guī)定了雜散發(fā)射測量范圍的起始頻率。但某些情況不能這樣劃分，因為非雜散發(fā)射量會造成嚴(yán)重的測量誤差。重新確定雜散測量范圍的分界線，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行測量。

    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，可計算出帶外帶寬的范圍，反之亦然。

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

    RBW≤（OOB-NBW/2）/（k-1)

    則： RBW≤ 2*（40-16/2）15-1

    得：RBW≤4.5KHz

    另一方面，給定同樣的信號和測量接收機參數(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)致頻譜分析儀測量靈敏度降低。但這可以通過采用低噪聲放大器來克服。在個別情況下，如在以上，調(diào)制狀態(tài)下，測量被測設(shè)備（EUT）是否符合規(guī)范要求時，主要因為測試裝置采用外部混頻器，仍無法獲得足夠高的靈敏度；而在載波（CW）狀態(tài)下，雜散發(fā)射的測量可能是準(zhǔn)確的，因為那些由調(diào)制造成的發(fā)射分量在總量上等于被測設(shè)備（EUT）的調(diào)制損耗。

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