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從2015年1月起，工作在2.4 GHz和5 GHz頻段的無線電系統(tǒng)必須滿足European R&TTE Directive項下新的、增強的要求。R&S TS8997無線設(shè)備規(guī)則測試系統(tǒng)是支持所要求測試的全球首個解決方案。它包含了專門為這一目的開發(fā)的功率測量功能，以及自動測試序列控制。 大量無線電業(yè)務和發(fā)射技術(shù) 在免授權(quán)的2.4 GHz和5 GHz頻段，各種各樣的無線電業(yè)務正在持續(xù)高速增長。除了使用WLAN 802.11a/b/g/n和Bluetooth的系統(tǒng)外，在這些頻段還工作著如無線視頻傳輸和無線電遠程控制等其他應用。大量用戶共享這些頻段，他們使用不同的帶寬和發(fā)射技術(shù)，如寬帶OFDM、MIMO、跳頻（frequency hopping）和直接序列擴頻（Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS）。需要時刻牢記的是：必須盡可能減小相互間的干擾。 新的、增強的要求 為了在密集占用的頻譜內(nèi)盡可能減小無線電系統(tǒng)間的干擾，將來的無線設(shè)備必須通過規(guī)定的測試，以獲得認證。測試用例在目前使用的、經(jīng)過修訂的ETSI EN 300328和EN 301893標準版本中定義；這兩個標準也作為協(xié)調(diào)標準，包括在European R&TTE Directive項下。 EN 300328標準必須修訂和擴展，才能引入允許不同應用共存于2.4 GHz頻段的方法。該標準新版本（(V1.8.1）定義了自適應機制，使得當頻段占用增加時，確保所有用戶仍然可以訪問到可用頻率資源。當然，各個系統(tǒng)如果滿足某些有關(guān)功率和時序行為的要求，可以不采用自適應工作方式。所有這些要求需要新的，并且部分內(nèi)容較為復雜的測試方法。在前一版標準（V1.7.1）中，只提出了基本要求，沒有定義測試方法。 引入了新的功率測量流程，從而能夠測量隨時間變化的發(fā)射功率。該功率測量流程能夠確定許多信號參數(shù)，如，突發(fā)功率、工作比、發(fā)射序列、發(fā)射間隔和介質(zhì)利用（Medium Utilization, MU）因子。修訂的標準也涵蓋多天線發(fā)射，例如MIMO，并且要求專用測試設(shè)備。此外，修訂的標準還包括一系列測試，用于驗證無線電系統(tǒng)適應環(huán)境條件的能力，例如，檢測其他業(yè)務和避免沖突。ETSI EN 300328涵蓋采用/不采用跳頻以及先聽后講（Listen-Before-Talk, LBT）功能的被測設(shè)備。 另外，這些標準需要自動測試流程。雖然ETSI EN 300328先前版本（V1.7.1）仍然允許用戶使用頻譜分析儀手動執(zhí)行測試，目前版本（V1.8.1）規(guī)定相關(guān)參數(shù)值必須根據(jù)上百萬個個別測量值確定。一些測試是多級連續(xù)的，在某些情況，后續(xù)測量需要本級測量結(jié)果。這需要基于軟件的測試流程。 涵蓋所有認證要求的第一個測試系統(tǒng) 由羅德與施瓦茨公司研發(fā)的R&S TS8997測試系統(tǒng)（圖1）涵蓋2.4 GHz和5 GHz頻段需要的所有測試。表1顯示對于該測試系統(tǒng)涵蓋的各個頻段，在ETSI標準中規(guī)定的測試用例。IMST GmbH，一家擁有使用這些測試豐富經(jīng)驗的德國無線電技術(shù)中心，使用R&S TS8997，遵循ETSI EN 300328標準，在規(guī)定單個測試序列和驗證測試用例過程中對羅德與施瓦茨公司提供了很大幫助。 
圖 1 R&S TS8997測試系統(tǒng) 圖2顯示該測試系統(tǒng)構(gòu)成。除了頻譜分析儀（R&S FSV）、模擬信號發(fā)生器（R&S SMB100A）和矢量信號發(fā)生器（R&S SMBV100A）外，R&S TS8997包括開放的切換和控制平臺（(R&S OSP120），該平臺配備有針對新的、符合標準的功率測量流程的專用測量模塊。采用專用測量選件（R&S EMC32-K97和-K971到-K975）的EMC測試軟件（R&S EMC32）控制連續(xù)、全自動測量流程。
圖2 R&S TS8997規(guī)則測試系統(tǒng)組成框圖。所有功率測量功能集成到專為R&S OSP120開放切換和控制平臺研發(fā)的模塊上。這個模塊也處理用于功率測量的路徑切換和射頻信號調(diào)節(jié)，并且盡可能地用于其它測量。 專用、符合標準的功率測量 該標準要求專用的快速、寬帶功率測量流程，這樣的流程應具有f ≥ 1 Msample/s的高采樣率、足夠高的分辨率和幾秒鐘不間斷的測量時間。可以使用專用模擬檢測器和適當?shù)?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/示波器" target="_blank" class="relatedlink">示波器實現(xiàn)。然而，對于示波器，這將需要特別定制的數(shù)據(jù)采集和分析軟件，需要有高效處理幾百萬測量值的能力。 使用R&S TS8997，所有功率測量功能都集成到為R&S OSP120開放切換和控制平臺專門研發(fā)的模塊（R&S OSP-B157）上。這個模塊也處理用于功率測量的路徑切換和射頻信號調(diào)節(jié)，并且盡可能地用于其它測試。由于擁有大存儲深度和高采樣率，該模塊對于重復率慢的復雜信號也能提供精確測量結(jié)果。EMC測量軟件管控測試序列控制，以及結(jié)果分析和顯示。 支持多天線系統(tǒng) 越來越多的無線裝置使用MIMO或波束賦形多天線系統(tǒng)。對于這些裝置，功率測量保持完美的時間同步和不被中斷是必不可少的。R&S TS8997規(guī)則測試系統(tǒng)被設(shè)計成處理4信道功率測量，因此它支持對所有常用無線裝置的測量，例如，采用4×4 MIMO的WLAN路由器。并行A/D轉(zhuǎn)換器保持時鐘同步。 高分辨率測量 ETSI EN 300328標準要求高達30000個分析儀掃描點。在該系統(tǒng)中的頻譜分析儀滿足這一要求。圖3顯示工作于2.4 GHz頻段跳頻被測設(shè)備的頻譜。然而，對實際被測設(shè)備的測試表明，對某些無線電技術(shù)而言，該標準要求的點數(shù)是不夠的，會導致較高的測量不確定性。因此，R&S TS8997準備提供額外的、作為替代的測試模式，該模式典型使用一百萬個點。如果采納標準的修訂版，這種模式可作為軟件選件。
圖3 工作于2.4 GHz頻段跳頻被測設(shè)備的典型頻譜。 自動測試序列 標準要求的測試序列和分析程序在各種R&S EMC32測試軟件選件中執(zhí)行。該軟件在許多執(zhí)行MEC測量、輻射雜散發(fā)射（Radiated Spurious Emission, RSE）測量和等效全向輻射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power, EIRP）測量的測試機構(gòu)中使用，它現(xiàn)在也可用于這些測量。由此帶來的一致的、集成的測試流程十分有用，例如，當必須根據(jù)測量的輻射EIRP值計算引導值時，或反過來時。 這些軟件選件也處理所有測試序列的自動執(zhí)行，包括查詢相關(guān)設(shè)備參數(shù)和無線電標準，如圖4和圖5所示。這對用戶很有幫助，因為特定測試僅是特定標準要求的，并且在有些情況，測量結(jié)果將用于下一項測試中。為了建立到被測設(shè)備的無線鏈路，可以使用羅德與施瓦茨公司的寬帶無線電通信測試儀（如R&S CMW500），或者使用黃金設(shè)備（golden device）。
圖4 用于在R&S EMC32測試軟件中實現(xiàn)不同測試用例自動執(zhí)行的R&S TS8997圖像用戶界面。
圖5 在R&S TS8997中的R&S EMC32測試軟件控制全部自動測量。圖中顯示（從頂部左側(cè)到底部右側(cè)） 在符合ETSI EN 300 328標準的Bluetooth模塊上執(zhí)行的2.4 GHz測量結(jié)果： 跳頻序列是被測設(shè)備使用的所有跳頻頻率的頻譜累加 跳頻分離（Hopping Frequency Separation, HFS）是兩跳信道間的頻率間隔 占用帶寬（Occupied BandWidth, OBW）低/高是在最高和最低有用頻率上占用的帶寬 帶外（Out-of-band, OOB）R/L是高于和低于頻段的雜散輻射 在發(fā)射和接收模式中的TX/RX雜散輻射是其他有害輻射（例如，諧波），圖5中已超過上限 總結(jié) 用于無線設(shè)備的R&S TS8997認證級測試系統(tǒng)，是全球首個支持由R&TTE Directive項下ETSI EN 300328 V1.8.1和ETSI EN 301893 V1.7.1標準規(guī)定的，測試用例測量和測試自動化全功能解決方案。由R&S EMC32測量軟件提供的自動化測試幫助用戶高效測試。 作者簡介 Michael Steinmüller：羅德與施瓦茨公司EMC系統(tǒng)解決方案的軟件和硬件開發(fā)者。 Frank Tofahrn：IMST GmbH蜂窩無線電系統(tǒng)的硬件開發(fā)者和ERM測試工作的負責人。
表1： R&S TS8997涵蓋的所有測試。 *僅阻塞2.4 GHz *對于18 GHz以上的雜散輻射測量，需要手動重新插入射頻電纜。 |
