简介
让我们对天线端口辐射的检测和测量进行具有挑战性的评估-通过设备电路蔓延并通过有意的无线连接呈现给世界的无意辐射。我们不打算深入研究天线,也不打算探索无意信号可能揭示的内容。在不使测试设备不堪重负的情况下进行简单的讨论,同时保持检测系统的灵敏度是本次审查的计划。
根据设备的不同,CE106测试可以非常简单,也可以非常复杂。计划是至关重要的,获得专门的设备可能需要15-20周的时间来建立适合评估的测试配置。涉及到很多细节,有了很多细节,就很容易引出影响结果的次要因素。
这些测试方法已经成为MIL-STD-461测试程序的一部分,从CE06编号开始,测试频率范围为10 kHz至12.4 GHz。这对应于被测设备(EUT)的最高设备工作频率1240 MHz。对直接连接到天线的射频接收器、发射机和放大器进行测试。在最初的发布中出现了一些适用性限制,使该测试不适用于具有固定不可移动天线和平均功率超过5千瓦的发射机的设备。如果天线是永久性的,功率超过5kw或工作频率超过1240mhz,则适用RE03测试取代CE06。在早期的可调谐设备测试中,要求在每个调谐频带内将设备调谐到每个八度三个频率,包括调谐频带两端的5%以内。
随着1993年版本“D”的发布,编号更新为CE106,并引用RE103作为辐射替代。同时发布了描述测试方法的MIL-STD-462D,以支持许多更改。至于CE106,基本过程仍然存在,但出现了一些变化:
- 测试频率范围更改为10 kHz至40 GHz,但根据测试物品使用的频率定义了测试频率边界。最高测试频率变成最高工作频率的20倍,达到40 GHz。
- 在基频+/- 5%或必要带宽下测试发射机是不适用的。
- CE106不适用于设计成不可拆卸天线的设备。RE103被用作替代方案。
- 可调谐设备的测试更改为每个调谐波段有三个频率的设备工作(取消了每个八度的要求)。
- 波导连接端口的测试频率边界较低,为波导截止频率的八分之一。
- 非发射发射限值设置为34 dBµV。除了基本工作频率的第2次和第3次谐波外,发射限制要求80dbc的抑制。第2次和第3次谐波限制为50 + 10 log p,其中p =峰值功率输出,单位为瓦,但不超过80 dBc。
- 在发射机测试期间,将测量接收机调到发射频率并优化带宽以获得最大指示。使用此带宽进行传输模式测试。
- 信号完整性检查的实施与测试相关联,以验证测量系统能够通过测量路径中的所有组件正确测量已知信号。
- 数据表示要求频率分辨率小于1%或带宽分辨率的两倍,振幅分辨率为1db。
1999年修订的“E”包含了一些变化:
- 在基频+/- 5%测试发射机时,必要的带宽不适用。
- 射频放大器的操作被添加到程序中,表明放大器规格用于建立正确的操作。
修订“F”于2007年发布,带来了一些更新:
- 以基频+/- 5%或发射信号带宽测试发射机,两者中较大的一个不适用。
2015年发布的修订版“G”是当前的标准,并将作为下面详细讨论CE106测试程序的基础。一些更新包括:
- 为海军舰载应用的高功率发射机定义了额外的排除。
- 对于产生或接收频率高达900 MHz的系统,建立了18 GHz的最低测试频率上限。
- 更新了除选定应用的第2和第3次谐波以外的谐波抑制要求。
接收/待机模式
与大多数MIL-STD-461G测试一样,完成信号完整性检查以验证仪器的测量能力和准确性。选择要用于测试的测量系统硬件,并如图1所示配置连接到虚线所示的信号发生器。通常不需要衰减器,但如果被测设备(EUT)的测试物品存在高排放,则可能存在超速工况。在大多数情况下,前置放大器被放置在线上,以提高测量系统的灵敏度。然而,一旦测量了辐射,设备可能需要根据结果进行更改,如果更改,则需要重复信号完整性检查。
配置完成后,将信号发生器调到所需的检查频率,并将振幅调到低于适用限制的6db级别。验证测量系统获得的振幅在注入信号发生器电平的3db范围内。如果测量不在要求的精度范围内,纠正问题并重复完整性检查。标准要求在测试频率范围的端点处进行重复检查。如果测试要求对测量系统硬件进行更改,例如更改前置放大器,则完整性检查应在两种硬件配置完成更改的频率上完成。
数字1:接收/备用测试Configuration
一旦信号完整性检查成功,将电缆从信号发生器移动到待测试的EUT天线端口。在选定的工作频率上建立EUT的运行并允许稳定。使用MIL-STD-461G表II中规定的测量系统带宽在测试频率范围内扫描测量系统,记录测量的发射水平。将结果与适用限度进行比较,以验证符合要求。在每个要求的频率下,使用EUT重复扫描。
传输模式
与非常直接的接收/待机模式测试相比,传输测试有显著不同。基于操作的极限开发、确定目标信号的衰减和抑制、验证EUT的正确运行以及建立多种硬件测量配置都增加了传输模式测试的复杂性。
图2显示了一个基本概念配置。在这个模型中,确切的配置取决于发射机规格。
如果需要,来自EUT的信号路径提供衰减,以保护测量系统不受高功率RF故意传输的影响。这种衰减应保持在最低限度,因为无意排放的衰减量相同。这种衰减降低了灵敏度,并可能阻止探测到排放。低功率设备可能不需要衰减器。
接下来是方向耦合器通常需要更高功率的发射器。耦合器提供了一个通端口,允许发射机以全功率进入天线或消耗射频输出的虚拟负载运行。方向耦合器的正向电源端口以减小的幅度提供EUT输出信号。例如,20 dB耦合器提供的信号电平比耦合器输入端的信号低20 dB。就像衰减器一样,信号减少影响非故意的排放,降低测量系统检测排放的能力。请注意,虚拟负载或天线必须存在,以允许来自发射机的电流,否则耦合器将无法正常工作。
拒收网络是测量系统路径中的下一个。该项目在不衰减其他频率的情况下衰减有意传输。好主意,但实际上拒接网络确实具有滤波器形状(带宽),并将衰减附近的频率,还将表现出寄生电抗,影响拒接带外的频率。根据抑制滤波器的设计,如果不使用耦合器,高驻波比(电压驻波比)可能会影响EUT的运行。有些情况下不使用抑制网络,但我发现通常有必要获得测量系统所需的动态范围。
该图显示衰减器或前置放大器遵循抑制网络。通常需要一个前置放大器来补偿到测量系统路径这一点的组件的衰减。
请注意,该图显示了可能适用于信号完整性检查连接的许多点。根据这些值,可能需要检查各个组件。注意,每个测量系统配置都需要进行信号完整性检查。
数字2:传输模式测试配置
基本思想已经讨论过了,但是我想用一个例子来扩展讨论,这个例子更详细地介绍了测试配置框架。
图3显示了用于案例研究讨论的配置示例。在本例中,发射机调到325 MHz作为基频,输出150瓦。为了支持讨论,我们假设发射频率为500 MHz,振幅为80 dBµV。测量接收机不能承受基频上的高发射功率,因此必须在不过度降低非故意发射的情况下降低有意信号。
第一步——定义极限。有意传输产生159 dBµV (150W)信号,CE106限制为-80 dBc或在500 MHz发射频率下低于基本工作频率80 dB。请记住,在325 MHz(±5%或±16.3 MHz)测试是不适用的,但不要忘记信号仍然存在。除基波、二次和三次谐波外,发射极限为79 dB μ V。二次和三次谐波的极限为87 μ dBV (-20 dBm)。2次和3次谐波的频率范围在标准中没有规定,所以测试程序应该定义这个参数。在这种情况下,通常将2次和3次谐波频率范围设置为遵循基本排除范围或±16.3 MHz。可以很容易地将2次和3次谐波范围限制在传输的必要带宽范围内。在这两种情况下,您都需要为这个限制定义范围。图4为我们的案例研究提供了一个限制示例。
在我们的示例配置中,我们首先放置了一个10dB衰减器,因为可用的定向耦合器的额定功率不是150瓦。这个衰减器将耦合器的输入功率降低到15瓦。耦合器直通端口根据需要以虚拟负载终止,以支持耦合器功能。耦合器正向端口输出具有40 dB衰减的信号,将有意信号降低到1.5毫瓦。衰减对非故意排放也有同样的影响,所以我们必须考虑将非故意排放降低到测量系统的噪声值以下,而不被检测到。
接下来是作为抑制网络的陷波滤波器。这个项目减少了25 dB有意信号产生5微瓦到前置放大器,但陷波滤波器不衰减无意发射。前置放大器在频率范围内增加振幅,现在我们在测量接收机处有54 dB的差值,完全在测量系统的动态范围内。将修正因子应用到测量中,我们得到了有意和无意排放的准确结果。
这将使测试范围达到1ghz。请注意,这只是一个例子,我们可能不必使用特定的组件,或者某些组件可能会根据可用的测量系统组件而被淘汰。
完成测量系统的信号完整性检查,以验证测量值在已知信号的3db范围内,幅度低于极限6db。如前所述,完整性检查可能需要应用于测量路径的部分,因为累积衰减和放大可能超过发生器的能力。
我们现在需要测量基频来优化测量接收机带宽设置——基于最大振幅优化带宽,然后使用该带宽进行测试。优化带宽后,我们在硬件配置的频率范围内扫描测量接收机。
请记住,基频±5%不适用于测试。您可能注意到,我在基频上包含了等于发射功率电平的限制。我认为测量基频是测试中很有价值的一部分。它提供了发射机在指定输出功率下运行的确认。如果测量基频不等于限位,则应将限位调整到实际输出功率。由于我们的工作单位是dB,因此测量不是很准确- 150W = 158.76 dBµV和125W = 157.97 dBµV,其中<1 dB的差异可能无法识别。这也适用于射频放大器的输出,帮助我们确认输入信号是否适合指定的功率输出。
陷波滤波器校正曲线可以影响基频发射轮廓的形状,通常在基频范围的5%边界的开始和结束频率附近的超限测量中注意到。在我们的例子中,我们只在陷波中提供25 dB的衰减,通过陷波滤波器提供高水平的衰减并限制陷波带宽是我们的目标,这样可以减少对影响无意发射的高水平衰减的需求。
接下来,我们配置为1-18 GHz频率范围,其中我们将高通滤波器放置在直线上以拒绝有意传输。这可能需要根据滤波器性能配置2到4个高通滤波器安排,以允许测量非故意排放。如果需要,同样适用于18-40 GHz范围。
一旦配置,测量接收机在测试频率范围内对每个配置进行扫描,测量检测到的发射。现在我们需要对调谐频带中的另一个频率重复上述操作,并对该频带的第三个频率重复上述操作。请注意,调谐波段可以由函数定义,例如VHF-AM和UHF-FM是两个调谐波段,即使调谐范围由单个调谐器覆盖。
数字3.:CE106传输测试配置例子
数字4: CE106
总结
发射模式测试规划是绝对必要的,以安排测量系统路径组件,并考虑测试件参数。没有足够的抑制或衰减太多很容易导致测量误差,表明失败或错误的遵从性。
从我们的讨论中可以看到,在测量路径中连接了许多组件,并且经常需要使用连接器适配器。每个连接都包含一定的不确定性,累积效应会导致显著的测量误差——尽可能减少连接。
CE106的整体测试程序需要许多传输模式的测量系统配置,并在测试件的几个调谐频率下进行测试,因此要注意测试。
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