手持天线宽带测试方法研究
2020-07-20
l 背景（手持天线测试目的）
21世纪以来，随着汽车上电子尊龙凯时的日益增多以及各类日常电子产品的普及，汽车所面临的电磁环境日益复杂，使得其尊龙凯时问题凸显。其中，便携式发射机所产生的电磁辐射便是很重要的一类电磁骚扰。便携式发射机(如手机)由于其普遍性和移动性，经常会在汽车内使用或者汽车行驶经过此类设备附近。这些便携式发射机产生的电磁辐射很可能造成车辆的关键电子模块或尊龙凯时失灵甚至误操作。可见,确保便携式发射机与汽车整车的尊龙凯时至关重要。
l 标准现状与不足
国际标准化组织在2012年发布了《ISO11452-9:2012道路车辆.窄带辐射电磁能产生的电气干扰的部件试验方法-第9部分：便携式发射机》，该标准规定了测试乘用车和商用车电子部件便携式发射器电磁抗扰度的试验方法和程序（该测试方法我们俗称“手持天线测试”），而该标准所考虑的电磁干扰仅局限于连续的窄带电磁场。
如今无线通讯的带宽已经逐渐的从窄带变成了宽带，例如：LTE和和WiMAX:IEEE802.16使用20MHz的带宽，而WiFi：IEEE802.11使用高达140MHz带宽。所以基于手持天线窄带测试的基础上提出了宽带的测试方法。
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图1——无线通讯发展趋势 |
l 宽带手持天线测试方法
基于宽带手持天线测试方法，首先需要一个模拟手机信号的宽频天线，故推出了新型的宽频套筒天线，它与普通的偶极子天线相比，它的辐射单元的设计具有宽频带、良好的场均匀性等特点。
它另一个优点是频率范围覆盖广，可覆盖频率范围：700MHz~6GHz，而相比于现阶段使用的宽频天线（例如测试频段360MHz~3.2GHz使用的420NJ+SBA9113以及测试频段3GHz~6GHz使用的420NJ+SBA9113天线），新型宽频套筒天线的形状更加贴近于手机（见图2），能够更好的模拟样品暴露的手机产生的辐射中的状态，并且在700MHz~6GHz的VSWR性能上更优于目前使用的宽频天线，见图3。并且该天线在1W的净功率输入的时候，在50mm处的场强可达150dBuV/m（约等于32V/m）。
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注： 1. 辐射原件 2. 地 3. PCB 4. 半刚性电缆 5. SMA接头 6. 绝缘盒 |
宽频手持天线与Iphone8p对比 |
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图2——新型宽频套筒天线 |
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图3——新型宽频套筒天线VSWR性能 |
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图4——距A、B和C标记点50 mm距离处1W净功率输入的最大场强（dBμV/m） |
其次是宽频信号发生器，市面上比较常见的受限带宽的的宽带信号发生器，利用白噪声源（例如半导体二极管中的散粒噪声）产生的真正的随机噪声源被上传到任意波形发生器（AWG）存储器中的随机数序列所代替。为了更容易实现带通滤波器，需要对样本序列进行预处理。因此，在AWG输出端必须通过一个抗混叠滤波器（见图5）。
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图5——任意波形发生器产生带限宽带信号的原理 |
利用以上方式发出了1885~2025MHz，模拟带宽140MHz的信号，图6，显示了使用测量接收机（AV检波器、120kHz分辨率带宽、频率步进50kHz）测量的频谱，表明可以实现相关的宽带测试信号。
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图6——1885~2025MHz，模拟带宽140MHz的信号 |
最后将配备我们常规的宽频功率放大器、功率计、功率探头，以及使用频谱分析仪监控定向耦合器FWD处测试所需注入的宽频信号，组成手持天线测试系统，如图7所示。
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图7——宽带手持天线测试系统 |
经过以上系统配置后，手持天线宽带测试针对暴露在手机辐射中的部件测试，所能达到的测试频段及测试等级如下：
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表1——手持天线宽带测试频段 |
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名称 |
频段 （MHz） |
试验等级 RMS（W） |
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Bluetooth WLAN(data) WIFI |
2400-2500 |
15 |
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LTE(Mobile Phone) |
452-458 |
7 |
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OFDMA&SCFDMA |
698-803 |
15 |
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807-862 |
15 |
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880-915 |
15 |
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1427-1463 |
15 |
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1625-1661 |
15 |
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1710-1785 |
15 |
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1850-2025 |
15 |
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2300-2400 |
15 |
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2496-2690 |
15 |
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3400-3800 |
15 |
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IEEE 802.11a（5G WIFI） |
5150-5350 |
15 |
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5725-5850 |
15 |
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l 优势
a) 宽频手持天线形状更贴近于手机，能够更好的模拟手机对于车内电子元件的干扰
b) 新型的宽频套筒天线频率范围覆盖广，一个天线可以从低频测到高频，可以节省测试时间；
c) 新型的宽频套筒天线VSRW性能好，能够在同等功放输出的情况下达到更高的净功率测试等级。
