從RE到RSE：聊聊無線產(chǎn)品EMC認證測試中的輻射項（下）

當無線產(chǎn)品開啟個人通信時代之際，EUT這個載體變了，輻射發(fā)射測試標準要不要變？怎么變？

回答這個問題的不再是ANSI和CISPR，而是聯(lián)合國下屬機構(gòu)國際電信聯(lián)盟無線電通信部門（ITU-R）以及著名的移動通信組織3GPP（第三代合作伙伴計劃，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)信機騷擾發(fā)射測量的方法。這是一個射頻測量的總體方案，不僅針對產(chǎn)品整體的輻射發(fā)射，也針對射頻端口的傳導(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中心頻點的遠近，將整個測量頻段劃分成三個域（domain）：工作域，帶外域和雜散域。主頻信號中心頻點f0，工作帶寬（或占用的信道帶寬）為B，以f0為基準，+/-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，被稱作雜散信號。

（SM.329中對三個域的定義）

替代法測量

SM.329中另外一個非常關(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，就是在同一個位置上，用信號源加上發(fā)射天線（增益已知）替換EUT，通過調(diào)節(jié)信號源的輸出，使得測量儀器上得到的讀數(shù)與測量EUT時的讀數(shù)相同，一個頻點接一個頻點測量下去，那么每個頻點上EUT輻射騷擾的大小，都可以通過信號源的輸出功率和天線的增益推算出來。這個思路后來演化成為搭建RSE測試系統(tǒng)時必須要做的路徑損耗（Tranducer）校準。

（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，比如討論雜散信號的測量單位時，指出測試結(jié)果可以使用：

• 場強，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)

（有點暈，到底用哪個~）

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的時候，我經(jīng)常會冒出沖動想抓著寫這標準的大牛問個清楚。后來才慢慢有點明白，SM.329是參考建議文件，它負責(zé)提出各種可能，具體細節(jié)還需要產(chǎn)品類的標準去落實。

這個任務(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，在針對不同移動通信制式分別制定的測試標準中，進一步規(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，測量從射頻發(fā)射鏈路輸出的雜散信號幅度。即傳導(dǎo)雜散測試
• 將EUT看做一個黑盒（enclosure），測量天線接收整個黑盒對外的雜散發(fā)射，而不區(qū)分哪些是從手機天線輻射出的噪聲，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里對雜散域的定義，詳細規(guī)定了對不同移動通信制式做RSE測試時的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的測量參考點在EUT的相位中心上——而RE的測量參考點在接收天線的相位中心。這個區(qū)別決定了在滿足遠場條件下，RSE測量結(jié)果實際上與測試距離無關(guān)。我們可以在任意距離（滿足遠場條件）下，利用替代法測量RSE。

到這里，我們可以停下來對RSE測試再劃個重點：

• 測量場地為FAR
• 測量儀器為頻譜儀
• 測量參考點在EUT處，測量結(jié)果是功率值（dBm）
• 用替代法測量時不需要規(guī)定測試距離（需要滿足遠場條件）
• 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)信機搞出來的噪聲，它覆蓋的是整個雜散域，既包含有意發(fā)射，也包含EUT中與發(fā)信機無關(guān)的其它電路的無意發(fā)射。

3GPP標準頒布以后，RSE測試成為衡量無線產(chǎn)品EMI性能的重要測試。與此同時，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)品標準EN301489系列中，將RE測試明確定義為測量EUT的無意發(fā)射，當測到的騷擾噪聲來自發(fā)信機時，即使超標也會被忽略不計。同時，傳統(tǒng)ITE時代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、耳機等附件，重點考察整體的輻射發(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。親您答對了嗎？

不光測試結(jié)果看起來相似，實際操作中，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)的時候，通常采用替代法校準得到固定測試距離下的路徑損耗（Tranducer），在這之后，RSE測試就不用再費勁地用替代法一個頻點一個頻點地測量，而是在保持固定測試距離（例如3m）的情況下掃頻進行

。。。

結(jié)果就是，我們表面上看到的RE和RSE測試，越長越像……

（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，如果把它們的細節(jié)放在一起，不難發(fā)現(xiàn)，RSE在測試時間、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：為什么針對無線產(chǎn)品還需要兩個測試項？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)射的時候，RE測試是更嚴格的

• 從實際操作的角度來說：

RE測試和RSE測試是由不同標準組織制定的、來源完全不同的兩個測試。舉個栗子，在國內(nèi)做認證的時候，RE測試隸屬3C，RSE測試屬于型號核準，取消一個？呃，當我沒說過……

一代人走，一代人來，太陽落下，太陽照常升起。

測試標準的演進是一個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，標準怎么可能不變。

5G商用化，全球規(guī)劃的工作頻段從20幾GHz到80GHz；Tesla電動車autopilot主動雷達系統(tǒng)工作頻率77GHz；802.11ad啟動60GHz頻段……仿佛一夜之間，毫米波頻段的眾多應(yīng)用就顛覆了我們對于高頻的固有認識。面對如此高的頻率，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。就和當初曾經(jīng)站在1GHz這個臨界點前一樣，我們又一次站在了頻率的奇點前。

新的技術(shù)醞釀著一場新的變革，電磁兼容測試標準也不例外。

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。

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