0  引 言

    近年来，信息技术领域发展最为迅速的无线通信领域己彻底地改变了人们的生活方式和工作方式。无论是工作还是生活，各种无线通信设备已经是人们不可缺少的必需品。由此而来的电磁兼容性问题也就愈来愈复杂。如果不能很好的规划、设计，采取防干扰技术，抑制电磁干扰，无线通信技术的发展就会出现一个饱和度。一旦超过这个限度，那么就会出现这样的状况：无线通信技术愈发展，破坏性反而愈大。

    对无线电管理工作来说，杂散发射是产生干扰的重要原因，在无线电发射设备检测中，杂散发射是一个重要的必测项目。本文参考GB 13421-92无线电发射机杂散发射功率电平的限值和测量方法，并结合实际工作中的体会，对杂散发射的测量方法做了详细的分析。

    1  杂散发射介绍

    1.1  定义

    杂散发射指的是在必要带宽之外某个或某些频率上的发射，其发射电平可降低但不影响相应信息传递。包括：谐波发射、寄生发射、互调产物以及变频产物，但带外发射除外。

    一般来说，落在中心频率两侧，必要带宽倍处或以外的发射都认为是杂散发射。

    1.2  参考带宽

    参考带宽是指在该带宽内规定了杂散发射电平值的带宽。

    但要注意,参考带宽并非按照上表固定不变，也有另外的规定,例如所有空间无线电业务杂散发射的参考带宽一律为4KHz；欧洲制定的陆地移动业务固定台杂散发射的标准中，规定在近载波处杂散发射的参考带宽要小一些；还有对每一个雷达系统测量其杂散发射时，都必须重新计算参考带宽，GB 13421-92文件给出了具体的测量方法。

    1.3  杂散辐射功率

    定义指标时要求固定无线接入产品的杂散辐射指标，根据GB 13421-92文件规定，应符合以下要求：绝对电平的定义是以“mW”或“?滋W”表示的杂散辐射平均功率或波峰包络功率。相对电平是以分贝表示的杂散辐射平均功率或杂散发射波峰包络功率相对于发射波峰包络功率的衰减量。如表2所示(略)。

    1.4  带外发射

    带外发射是在紧靠必要带宽的外侧，由调制过程产生的一个或多个频率的发射，但杂散发射除外。一般来说，落在中心频率两侧，必要带宽±250%倍处以内的无用发射都认为是带外发射。

    2  对测量仪器的要求

    2.1  选频测量接收机

    选频接收机或者频谱分析仪都可用于测量传导到天线的杂散辐射。在测量过程中应注意以下几个方面：

    （1）测量仪器的加权功能：所有的测量接收机应具有平均值和峰值的加权功能。

    （2）分辨带宽：通常的原则是：测量接收机分辨带宽（末级中频滤波器的3dB带宽）应等于参考带宽。但为了提高测量的精确性、灵敏度和效率，分辨带宽可以不同于参考带宽。例如，在测量靠近中心频率的发射分量时，有时就需要采用较窄的分辨带宽。当分辨带宽小于参考带宽时，测量结果应为参考带宽内各分量的总和（其和应为功率求和，除非特别要求杂散信号按照电压求和或是按介值法判别）。当分辨带宽大于参考带宽时，宽带杂散发射的测量结果应按带宽比例进行归一化。但对于离散（窄带）杂散产物，不能采用归一化。分辨带宽的修正因子需由测试接收机的实际分辨带宽（如：-6dB分辨带宽）和被测杂散发射信号特征而定（如：脉冲信号或高斯噪声）。

    2.2  视频带宽

    视频带宽至少与分辨带宽相同，最好为分辨带宽的3至5倍。视频带宽（VBW）反映的是测量接收机中位于包络检波器和模数转换器之间的视频放大器的带宽。改变VBW的设置，可以减小噪声峰-峰值的变化量，提高较低信噪比信号测量的分辨率和复现率，易于发现隐藏在噪声中的小信号。

    2.3  测量接收机滤波器的形状因子 

    形状因子是描述带通滤波器选择性的性能指标，定义为阻带和通带带宽的比值。理想滤波器的比值为1。因为滤波器具有滚降衰减特性，所以实际上远远达不到理想状态。例如：频谱分析仪在扫描状态下，被测信号通过的近似高斯滤波器是由多级可调滤波器构成，其形状因子通常规定为-60dB与-3dB的比值，范围在5：1到15：1之间。

    2.4  基频带阻滤波器

    测量杂散发射要加带阻滤波器（陷波器），它在杂散发射分量不太靠近基频条件下适用，这是因为对大信号而言，频谱仪等测试仪也是一个非线性器件。在主波大信号作用下频谱仪本身就会产生二次波、三次波等谐波，这些谐波就会叠加到信号的二次波、三次波上，使我们测出的杂散值就不准了。而用带阻滤波器就是滤掉主波大信号，提高频谱仪的线性动态范围。这样就可以大大减小频谱仪的非线性失真，保证杂散值测试的准确性。滤波器要求对主波的抑制最好大于40dB。

    对于远高于基频的频段（如：谐波频率），也可采用带通或高通滤波器。但这种测量杂散发射分量的滤波器的插入损耗不能太大，并且滤波器要具有非常好的频响特性。常用的VHF/UHF频段电路型可变频带阻滤波器的插入损耗只有3-5dB，甚至更小，1GHz以上频段的大约为2-3dB。因受物理尺寸及插入损耗的制约，四分之一波长可调带通腔体滤波器只适用于50MHz以上频率。对于腔体陷波器而言，在远离陷波频率大约10%以上的频率处，插入损耗也小于1dB。

    一般多频段接收机都具有可变频的滤波器，以便跟踪被测系统的调谐频率。用于测量杂散发射的可变滤波器的种类有：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，可以测量距发射频率较近的信号。

    电调谐高频头通常用于50MHz到1GHz频段，其3dB带宽约为谐振频率的5%，插入损耗约5-6dB 。钇铁柘榴石（YIG）滤波器通常用于1-18GHz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。

    2.5  耦合器

    测量要用到可将基频发射功率耦合出来的定向耦合器。在基频处，其阻抗必须和发射机的阻抗相匹配。

    （1） 终端负载：当按照方法1测量杂散发射功率时，被测发射机应连接测试负载或者终端负载。值得注意的是杂散发射电平会受发射机末级、传输线和测试负载间阻抗匹配程度的影响。

    （2）测量天线：测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考天线。

    （3） 调制状况：测量应尽可能在发射机正常工作时，最大调制状态下进行。有时为了发现一些特殊的杂散频率，也需在无调制条件下进行测量。但必须指出，此时并非所有杂散发射都能检测出来，因加入调制后可能会产生其它杂散频率分量。

    2.6  测量的受限性

    （1）带宽限制±250%依照倍必要带宽的限值，规定了杂散发射测量范围的起始频率。但某些情况不能这样划分，因为非杂散发射量会造成严重的测量误差。重新确定杂散测量范围的分界线，可不采用±250%倍必要带宽的划分办法，而采用一种新的划分方法（见下式）。另外，也可以不改变以±250%倍必要带宽划定的频段范围，而改用较小的分辨带宽进行测量。

    新划分的频段范围和分辨带宽存在下式关系：

    RBW×（k-1）≤（OOB-NBW/2）

    RBW表示分辨带宽；k表示形状因子；OOB表示带外带宽；NBW表示必要带宽。

    由上式可知：如果分辨带宽不变，可计算出带外带宽的范围，反之亦然。

    假设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）的范围不变。如果测量分辨带宽滤波器的形状因子是15：1，对带内的功率抑制比为60dB，那么分辨带宽应约为4.5KHz, 计算如下：

    RBW≤（OOB-NBW/2）/（k-1)

    则： RBW≤ 2*（40-16/2）15-1

    得：RBW≤4.5KHz

    另一方面，给定同样的信号和测量接收机参数，如果分辨带宽固定不变，为100KHz，那么带外带宽可利用上式重新算得。对于上例，如果分辨带宽是100KHz，那么算出的带外带宽为708KHz。

    （2）灵敏度限制:由于连接用的转换器件和线缆的损耗，导致频谱分析仪测量灵敏度降低。但这可以通过采用低噪声放大器来克服。在个别情况下，如在以上，调制状态下，测量被测设备（EUT）是否符合规范要求时，主要因为测试装置采用外部混频器，仍无法获得足够高的灵敏度；而在载波（CW）状态下，杂散发射的测量可能是准确的，因为那些由调制造成的发射分量在总量上等于被测设备（EUT）的调制损耗。

    （3）时间限制:对于输出幅度随时间变化的任何有用信号（例如：非恒包络调制），为保持测量值的连续稳定性，至少取10次测量的平均值。