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利用宽频信号完成近距离辐射抗扰度实验方法的研究
2020-05-16 00:14:22· 来源：东扬精测系统 作者：森晃
本翻译文的原文刊登在东扬精测系统日本总部内部杂志 --- TOYO Technical Magazine 第【27】号 2019.1，欢迎业内人士讨论指导。初始：近年的电磁波环境伴随着高速
本翻译文的原文刊登在东扬精测系统日本总部内部杂志 ---
TOYO Technical Magazine 第【27】号 2019.1，欢迎业内人士讨论指导。
初始：
近年的电磁波环境伴随着高速化的通信OFDM（正交多载波调制）的宽频信号成为了主流。另一方面整车测试和车载零部件测试中的ISO11451-3及ISO11452-9等测试标准规定采用了AM调制（幅度调制）或PM调制（脉冲调制）这些窄带信号进行测试，从电磁波特性的观点来看并不能反应现实情况。本文笔者采用AWGN（Additive White Gaussian Noise加性高斯白噪声）原理来模拟任意带宽的宽频信号，从而完成近距离辐射抗扰度实验。本文介绍了采用这种实验方法在实际开发过程中的两种实验结果。一种是来验证AWGN测试方法的合理性而对OFDM与AWGN的信号频率特性进行比较得出的结果。一种是原来的窄带信号和新规定的宽频信号实际带来的抗扰特性结果的比较结果。
利用宽频信号完成近距离辐射抗扰度实验方法
本实验采用能生成窄带信号和宽带信号的信号源，经过功率放大器放大后，采用宽带的套管天线来完成。功率放大器的输出端通过定向耦合器来分离前向和反向功率，通过功率计和频谱仪来测量信号的频率特性。AWGN及OFDM由能产生任意带宽的信号源来实现，OFDM采用移动通信规格的LTE方式。宽频信号的带宽设定3个，分别为LTE规定中的最大值20MHz为上限，以及10MHz和 5MHz，从而来观察不同带宽下抗扰实验的结果。
AWGN和OFDM的频率特性比较结果
AWGN从统计上而言是随机无线噪声，一般用于移动电话或者无线LAN等很宽的频带范围的抗扰实验的噪声信号。但是手持发射机的抗扰实验之前没有采用过AWGN，与采用实际电磁波环境的OFDM的频率特性进行比较，通过对比AWGN和OFDM频率特性来检验AWGN信号是否能用于宽带信号的辐射抗扰度。
设定845MHz为中心频率，带宽为20MHz，功率设定在-15dBm时候来观察二者输出电平值。
图1和图2分别为AWGN和OFDM的结果测试图。
频谱仪的RBW（分辨率带宽）分别设定为10KHz、100KHz、1MHz分别观察振幅的变化，均有10dB的差值，这是与理论值相一致的。通过这点可以判明AWGN和OFDM通过同一台频谱仪得到相同的输出电平。而且10MHz和5MHz的测试结果也得到了相同的结果，可以确认AWGN和OFDM具有同等的频率特性，可以利用AWGN来完成宽带抗扰度实验。
近距离辐射抗扰度实验中信号带宽的比较结果
实验采用的EUT为车载设备中导航系统的汽车音响部分（见图3）实验的设定方法参考了ISO11452-9，窄带信号采用CW（连续波调制）和PM(脉冲波调制)，宽频信号采用AWGN和OFDM，带宽分别设定为20MHz、10MHz、5MHz。OFDM采用FDD（频分双工）和TDD（时分双工）两种方式输出信号。通过天线对包含线束的EUT表面进行扫面，直接确认过程中EUT有无异常（画面异常或者有无杂音等）。天线到EUT表面的距离设定在5cm。通过逐渐增加输出功率直到发生异常，观测记录此时的净功率（输入功率【W】-反射功率【W】）以及此时施加的信号频率（中心频率）。
图4显示的是中心频率在845MHz情况下的实验结果。纵轴为EUT异常发生时候的净功率，横轴为各信号的带宽【MHz】。
根据图4的结果，能够判明宽频信号（AWGN或OFDM）比窄带信号的输出功率低的情况下就导致被测产品发生抗扰异常。考虑是因为容易导致EUT抗扰失效的信号频率不是单频点，而是扩大到宽带内的多频率。因此可以得知EUT的薄弱频点如果是多方面的时候，采用宽频信号来进行辐射抗扰度实验不乏是一种更高效的检测手段。
同时确认，对于宽频信号的AWGN和OFDM（LTE FDD和LTE TDD）抗扰特性差值在±3dB以内测试结果倾向保持一直。更进一步判明AWGN能够模拟实际调幅信号的OFDM来进行宽频辐射抗扰实验是合适的。
结束语
本文讲述了为了尽可能实现与现实电磁波环境一致的抗扰实验，采用AWGN来实现宽带近距离辐射抗扰度的实验方法的开发过程。结论如下:
·AWGN与OFDM不仅电磁波频率特性一致，比较实测的抗扰度特性后，在±3dB以内的倾向性也一致，采用AWGN来实现宽带辐射抗扰度实验是可以的。
·在针对EUT具有多个薄弱频率点的情况下，采用宽频信号测试的方法比传统的窄带方法更为有效。
今后针对宽频信号的抗扰度实验特性已经响应的影响会进一步详细解析，并会对各种EUT进行实验验证。同时会向ISO标准委员会进行提案，开发更多的实验方法。
TOYO Technical Magazine 第【27】号 2019.1，欢迎业内人士讨论指导。
初始：
近年的电磁波环境伴随着高速化的通信OFDM（正交多载波调制）的宽频信号成为了主流。另一方面整车测试和车载零部件测试中的ISO11451-3及ISO11452-9等测试标准规定采用了AM调制（幅度调制）或PM调制（脉冲调制）这些窄带信号进行测试，从电磁波特性的观点来看并不能反应现实情况。本文笔者采用AWGN（Additive White Gaussian Noise加性高斯白噪声）原理来模拟任意带宽的宽频信号，从而完成近距离辐射抗扰度实验。本文介绍了采用这种实验方法在实际开发过程中的两种实验结果。一种是来验证AWGN测试方法的合理性而对OFDM与AWGN的信号频率特性进行比较得出的结果。一种是原来的窄带信号和新规定的宽频信号实际带来的抗扰特性结果的比较结果。
利用宽频信号完成近距离辐射抗扰度实验方法
本实验采用能生成窄带信号和宽带信号的信号源，经过功率放大器放大后，采用宽带的套管天线来完成。功率放大器的输出端通过定向耦合器来分离前向和反向功率，通过功率计和频谱仪来测量信号的频率特性。AWGN及OFDM由能产生任意带宽的信号源来实现，OFDM采用移动通信规格的LTE方式。宽频信号的带宽设定3个，分别为LTE规定中的最大值20MHz为上限，以及10MHz和 5MHz，从而来观察不同带宽下抗扰实验的结果。
AWGN和OFDM的频率特性比较结果
AWGN从统计上而言是随机无线噪声，一般用于移动电话或者无线LAN等很宽的频带范围的抗扰实验的噪声信号。但是手持发射机的抗扰实验之前没有采用过AWGN，与采用实际电磁波环境的OFDM的频率特性进行比较，通过对比AWGN和OFDM频率特性来检验AWGN信号是否能用于宽带信号的辐射抗扰度。
设定845MHz为中心频率，带宽为20MHz，功率设定在-15dBm时候来观察二者输出电平值。
图1和图2分别为AWGN和OFDM的结果测试图。
频谱仪的RBW（分辨率带宽）分别设定为10KHz、100KHz、1MHz分别观察振幅的变化，均有10dB的差值，这是与理论值相一致的。通过这点可以判明AWGN和OFDM通过同一台频谱仪得到相同的输出电平。而且10MHz和5MHz的测试结果也得到了相同的结果，可以确认AWGN和OFDM具有同等的频率特性，可以利用AWGN来完成宽带抗扰度实验。
近距离辐射抗扰度实验中信号带宽的比较结果
实验采用的EUT为车载设备中导航系统的汽车音响部分（见图3）实验的设定方法参考了ISO11452-9，窄带信号采用CW（连续波调制）和PM(脉冲波调制)，宽频信号采用AWGN和OFDM，带宽分别设定为20MHz、10MHz、5MHz。OFDM采用FDD（频分双工）和TDD（时分双工）两种方式输出信号。通过天线对包含线束的EUT表面进行扫面，直接确认过程中EUT有无异常（画面异常或者有无杂音等）。天线到EUT表面的距离设定在5cm。通过逐渐增加输出功率直到发生异常，观测记录此时的净功率（输入功率【W】-反射功率【W】）以及此时施加的信号频率（中心频率）。
图4显示的是中心频率在845MHz情况下的实验结果。纵轴为EUT异常发生时候的净功率，横轴为各信号的带宽【MHz】。
根据图4的结果，能够判明宽频信号（AWGN或OFDM）比窄带信号的输出功率低的情况下就导致被测产品发生抗扰异常。考虑是因为容易导致EUT抗扰失效的信号频率不是单频点，而是扩大到宽带内的多频率。因此可以得知EUT的薄弱频点如果是多方面的时候，采用宽频信号来进行辐射抗扰度实验不乏是一种更高效的检测手段。
同时确认，对于宽频信号的AWGN和OFDM（LTE FDD和LTE TDD）抗扰特性差值在±3dB以内测试结果倾向保持一直。更进一步判明AWGN能够模拟实际调幅信号的OFDM来进行宽频辐射抗扰实验是合适的。
结束语
本文讲述了为了尽可能实现与现实电磁波环境一致的抗扰实验，采用AWGN来实现宽带近距离辐射抗扰度的实验方法的开发过程。结论如下:
·AWGN与OFDM不仅电磁波频率特性一致，比较实测的抗扰度特性后，在±3dB以内的倾向性也一致，采用AWGN来实现宽带辐射抗扰度实验是可以的。
·在针对EUT具有多个薄弱频率点的情况下，采用宽频信号测试的方法比传统的窄带方法更为有效。
今后针对宽频信号的抗扰度实验特性已经响应的影响会进一步详细解析，并会对各种EUT进行实验验证。同时会向ISO标准委员会进行提案，开发更多的实验方法。
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