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数字传输系统,跳频设备以及非执照局域网设备检测

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发布时间：2025-06-01 02:54:26 更新时间：2025-06-09 23:51:26

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

数字传输系统、跳频设备以及非执照局域网设备检测概述

随着无线通信技术的迅猛发展，数字传输系统、跳频设备与非执照局域网设备（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等）的应用日益广泛，在工业控制、智能家居、物联网及军事通信等领域发挥着关键作用。这些设备在共享频谱资源的同时，其发射特性、抗干扰能力及频谱占用行为必须严格符合国家或国际法规要求，以避免对其他合法无线电业务造成有害干扰。因此，对这些设备进行系统、规范的检测是确保其合规性、互操作性和电磁兼容性的必要手段，也是保障频谱资源高效利用和无线通信环境秩序的关键环节。

核心检测项目

针对这三类设备，主要的检测项目通常包括但不限于以下几个方面：

射频发射特性检测：包括发射功率（如等效全向辐射功率EIRP、传导功率）、功率谱密度、频率范围、占用带宽、邻道泄漏抑制比（ACLR）、杂散发射水平（带内和带外）、发射机无用发射限值等。
接收机性能检测：如接收灵敏度、邻道选择性、阻塞特性、互调抗扰性等，评估其在复杂电磁环境下的正常工作能力。
频率使用合规性检测：
- 跳频设备：跳频序列、跳频速率、信道驻留时间、可用信道数、跳频带宽等是否符合特定技术标准（如蓝牙、DECT等）。
- 非执照局域网设备：工作频段是否在使用国允许的免执照频段内（如2.4GHz、5GHz、6GHz ISM频段），是否满足该频段的具体使用规则（如动态频率选择DFS、发射功率控制TPC要求）。
- 数字传输系统：载波频率、频率容限等。
调制特性与数字信号质量：调制方式（如FSK, PSK, QAM）、符号速率、误码率/帧错误率测试（在特定信号强度或干扰条件下）。
电磁兼容性（EMC）检测：设备本身的辐射骚扰和传导骚扰水平，以及其对电源端或其他端口骚扰的抗扰度。

主要检测仪器

进行上述检测所需的专业仪器设备主要包括：

矢量信号分析仪（VSA）：核心仪器，用于分析信号的频谱、调制质量（EVM, IQ不平衡等）、功率、ACLR、杂散发射等。
矢量信号发生器（VSG）：产生标准的或特定调制的测试信号，用于接收机性能测试、抗扰度测试和误码率测试。
频谱分析仪：宽频带扫描，快速分析信号的频谱分布、占用带宽、功率谱密度、带外杂散等。
综合测试仪：集VSA、VSG等功能于一体，常用于蓝牙、Wi-Fi等标准协议的射频一致性测试。
功率计：精确测量传导功率。
衰减器和耦合器：用于信号功率的精确控制和信号取样。
电磁屏蔽室/电波暗室：提供受控的、无外界干扰的测试环境，用于辐射发射和辐射抗扰度测试，并精确测量EIRP。
专用测试软件：控制仪器、执行标准测试例程、自动化采集与分析数据（尤其对于跳频和协议相关的复杂测试）。

关键检测方法

检测方法需严格遵循相关标准规定，主要涉及：

传导测试：通过电缆直接将信号连接到设备的射频端口进行测试（如发射功率、接收灵敏度、传导杂散），通常在屏蔽良好的环境中进行。
辐射测试：在电波暗室中使用标准天线测量设备在空间辐射的电磁场（如EIRP、杂散辐射场强）。测试需考虑天线因子、电缆损耗、场地衰减等参数，并严格按照标准距离（如3m, 10m）设置。
跳频特性分析：
- 使用具有强大触发、时域门控和跳频序列分析能力的VSA或专用协议分析仪。
- 捕获和分析跳频信号的时间-频率关系图（Spectrogram），测量跳频速率、驻留时间、跳频序列等。
- 统计测试在特定时间内使用的不同信道数量。
DFS/TPC测试（对5GHz/6GHz Wi-Fi等设备）：
- 使用VSG模拟雷达脉冲信号注入。
- 监测被测设备在检测到“雷达”信号后是否在规定时间内停止在受影响信道上的传输并切换到其他信道（DFS）。
- 测试设备在不同链路条件下的发射功率自动调整能力（TPC）。
误码率/帧错误率测试：建立被测设备与测试仪器（或参考设备）之间的通信链路，在可控的信道条件下（如添加高斯白噪声AWGN或特定干扰）发送测试数据包，统计接收端出错的比例。

遵循的检测标准

检测活动必须依据国际、国家或行业认可的标准进行，常见的关键标准包括：

国际标准：
- ETSI EN 300 328：欧洲针对2.4GHz ISM频段宽带传输系统（如Wi-Fi，蓝牙）的电磁兼容性与频谱标准，详细规定了发射功率、占空比、跳频要求、杂散发射、接收机阻塞等要求。
- ETSI EN 300 440：欧洲针对1GHz以下及10GHz以下非定向设备的短距离设备（SRD）标准。
- ETSI EN 301 893：欧洲针对5GHz RLAN设备的宽带数据传输系统标准，核心包含DFS和TPC要求。
- FCC Part 15 Subpart C / E / F：美国联邦通信委员会关于有意辐射体（包括数字设备、跳频设备、非执照个人通信设备、超宽带设备等）的操作规则。
- IEEE 802.11系列：Wi-Fi技术的底层协议标准，定义了物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）规范，是RF一致性测试的基础。
- IEEE 802.15系列：如802.15.1（蓝牙）、802.15.4（Zigbee, Thread），定义相关短距离无线个人区域网络技术标准。
国家标准：
- 中国国家无线电管理相关法规：如《微功率短距离无线电发射设备目录和技术要求》及其附件，明确规定了国内免执照设备的频率、功率、占用带宽等限制。
- GB 9254：信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法（含CE与RE要求）。
- GB/T 22450.1：900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性限值和测量方法（部分要求可能参考）等。
行业/联盟标准：如蓝牙SIG的RF-PHY测试规范、Wi-Fi联盟的WFA认证测试计划等，定义了特定技术互操作性和性能测试的具体方法。