从RE到RSE：聊聊无线产品EMC认证测试中的辐射项（下）

当无线产品开启个人通信时代之际，EUT这个载体变了，辐射发射测试标准要不要变？怎么变？

回答这个问题的不再是ANSI和CISPR，而是联合国下属机构国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）以及著名的移动通信组织3GPP（第三代合作伙伴计划，3rd Generation PartnershipProject）。

一、

不走寻常路的ITU-R

ITU-R另辟蹊径，提出了一种新的辐射发射测试思路，它不再基于RE双线模型，也不再测量到达接收天线处的噪声大小，而是直接测量噪声源的大小。

ITU-R在参考建议文件Rec. ITU-R SM329中，系统地讨论了发信机骚扰发射测量的方法。这是一个射频测量的总体方案，不仅针对产品整体的辐射发射，也针对射频端口的传导发射。

杂散域

SM.329最重要的内容，是引入了杂散发射（SpuriousEmission）的概念。它按照距离主频信号中心频点的远近，将整个测量频段划分成三个域（domain）：工作域，带外域和杂散域。主频信号中心频点f0，工作带宽（或占用的信道带宽）为B，以f0为基准，+/-2.5B以外的频率范围都是杂散域（Spurious domain）。频率落在杂散域内的无用信号，被称作杂散信号。

（SM.329中对三个域的定义）

替代法测量

SM.329中另外一个非常关键的内容，是提出了用替代法测量辐射发射。简单来说，就是在同一个位置上，用信号源加上发射天线（增益已知）替换EUT，通过调节信号源的输出，使得测量仪器上得到的读数与测量EUT时的读数相同，一个频点接一个频点测量下去，那么每个频点上EUT辐射骚扰的大小，都可以通过信号源的输出功率和天线的增益推算出来。这个思路后来演化成为搭建RSE测试系统时必须要做的路径损耗（Tranducer）校准。

（ITU-R SM.329-10，替代法测量辐射杂散）

让人抓狂的SM.329

SM.329中有不少模棱两可的地方，比如讨论杂散信号的测量单位时，指出测试结果可以使用：

• 场强，度量单位µV/m或dB(µV/m)或A/m或dB(µA/m)
• 功率（e.r.p或e.i.r.p），度量单位W或mW或dBW或dBmW
• 功率谱密度pdf，度量单位W/m2或dB(W/m2)

（有点晕，到底用哪个~）

 

关于测试场地，SM.329说，30MHz~1GHz频段内，还是要用OATS和半电波暗室滴，至于其它的测试场地，像全电波暗室、混响室、TEM这些能不能用来测辐射杂散，以后再讨论……

（当年看到这儿，我内心是崩溃的：1GHz以下用半电波暗室？？那天线要不要上下扫描？公司现在测RSE用的就是全电波暗室，你告诉我说能不能用还待定~ T_T）

 

最早读SM.329的时候，我经常会冒出冲动想抓着写这标准的大牛问个清楚。后来才慢慢有点明白，SM.329是参考建议文件，它负责提出各种可能，具体细节还需要产品类的标准去落实。

这个任务落在了3GPP身上。

 

二、

劳模3GPP

按照ITU-R规划的道路，以勤奋著称的3GPP开始埋头苦干，在针对不同移动通信制式分别制定的测试标准中，进一步规定了两种类型的杂散发射测试：

• 将位于射频链路与EUT天线之间的天线接头作为测试参考点，测量从射频发射链路输出的杂散信号幅度。即传导杂散测试
• 将EUT看做一个黑盒（enclosure），测量天线接收整个黑盒对外的杂散发射，而不区分哪些是从手机天线辐射出的噪声，哪些是从其它部分辐射出的噪声。即辐射杂散测试（Radiated Spurious Emission，RSE）

3GPP根据ITU-R SM.329里对杂散域的定义，详细规定了对不同移动通信制式做RSE测试时的RBW设置；给定了不同测量频段上的限值；将测量结果确定为功率值，单位dBm；将测试场地确定为全电波暗室；和通常的射频功率测试一样，测量仪器为频谱仪，基本采用PK检波。

 

全电波暗室

前面已经提到过全电波暗室（FullyAnechoic Room，FAR），FAR是在半电波暗室的地面上加铺一层吸波材料，消除掉地面反射，形成一个没有任何反射的电磁波传播环境。FAR模拟自由空间，由于没有地面反射路径的存在，到达接收天线处的只有直射波。接收天线不再需要上下扫描寻找噪声最大值。

 

 

RSE的测量参考点在EUT的相位中心上——而RE的测量参考点在接收天线的相位中心。这个区别决定了在满足远场条件下，RSE测量结果实际上与测试距离无关。我们可以在任意距离（满足远场条件）下，利用替代法测量RSE。

到这里，我们可以停下来对RSE测试再划个重点：

• 测量场地为FAR
• 测量仪器为频谱仪
• 测量参考点在EUT处，测量结果是功率值（dBm）
• 用替代法测量时不需要规定测试距离（需要满足远场条件）
• 测量天线无需上下扫描
• 大部分情况下采用PK检波
• 场地检验采用SVSWR法

 

谁的地盘

从RSE的定义可以看出，RSE测量的不仅仅是发信机搞出来的噪声，它覆盖的是整个杂散域，既包含有意发射，也包含EUT中与发信机无关的其它电路的无意发射。

3GPP标准颁布以后，RSE测试成为衡量无线产品EMI性能的重要测试。与此同时，不难发现，RE和RSE测试的考察范围存在着重叠……

（RE测试：你，你抢我地盘~ RSE测试：怪我咯~）

那么该如何给无线产品的RE测试寻找合适的定位呢？

欧盟无线产品标准EN301489系列中，将RE测试明确定义为测量EUT的无意发射，当测到的骚扰噪声来自发信机时，即使超标也会被忽略不计。同时，传统ITE时代RE测试关注线缆等附件的做法也被继承下来，在无线产品的RE测试中，EUT需要带上充电器、耳机等附件，重点考察整体的辐射发射性能——测试甚至可以在EUT不建立通信链接的情况下进行。

三、

回到上期文章开头的那两张图。

测量单位和限值暴露了这两张图的身份——第一张是RSE测试，第二张是RE测试。亲您答对了吗？

不光测试结果看起来相似，实际操作中，RE测试和RSE测试的测试布置往往在外表上看来也傻傻分不清楚：

• 在有些公司的研发测试中，为了加快测试，降低成本，1GHz以下的RE测试也在全电波暗室中进行，仅将测量结果换算到半电波暗室；
• 搭建RSE测试系统的时候，通常采用替代法校准得到固定测试距离下的路径损耗（Tranducer），在这之后，RSE测试就不用再费劲地用替代法一个频点一个频点地测量，而是在保持固定测试距离（例如3m）的情况下扫频进行

。。。

结果就是，我们表面上看到的RE和RSE测试，越长越像……

（猜一猜，这是RE测试？还是RSE测试？答案在文末）

结语

我们用了两期的篇幅来分别讲述无线产品的RE测试和RSE测试，如果把它们的细节放在一起，不难发现，RSE在测试时间、暗室空间和建造成本以及考察的全面性上，要优于RE测试——以至于ETS和R&S后来都推出了用于RSE预测试的小型屏蔽箱。

疑问自然而生：为什么针对无线产品还需要两个测试项？为什么不在RSE测试中，也将EUT带上附件，然后取消RE测试呢？

这也是我一直以来的疑惑。

在这里，说说我的看法，希望可以抛砖引玉：

• 从技术的角度来说：

如果仅仅基于理论推导的话，1GHz以下RE测试的限值要比RSE更低，也就是说，在衡量1GHz以下频段无意发射的时候，RE测试是更严格的

• 从实际操作的角度来说：

RE测试和RSE测试是由不同标准组织制定的、来源完全不同的两个测试。举个栗子，在国内做认证的时候，RE测试隶属3C，RSE测试属于型号核准，取消一个？呃，当我没说过……

一代人走，一代人来，太阳落下，太阳照常升起。

测试标准的演进是一个缓慢而又不可阻挡的过程，CISPR32取代CISPR22，RED指令取代R&TTE指令……上学时印在课本上的那些老朋友们都慢慢成为了历史。

载体变了，标准怎么可能不变。

5G商用化，全球规划的工作频段从20几GHz到80GHz；Tesla电动车autopilot主动雷达系统工作频率77GHz；802.11ad启动60GHz频段……仿佛一夜之间，毫米波频段的众多应用就颠覆了我们对于高频的固有认识。面对如此高的频率，该如何开展电磁兼容研究和测试？现有的电磁兼容场地、设备和测试方法都显得捉襟见肘。就和当初曾经站在1GHz这个临界点前一样，我们又一次站在了频率的奇点前。

新的技术酝酿着一场新的变革，电磁兼容测试标准也不例外。

未来已来，让我们拭目以待。

（揭晓答案：上面那张图里，虽然是全电波暗室、EUT带附件测试，但却真的不是1GHz以上的RE测试。

 

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