无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法

无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法

随着无线通信技术的飞速发展，各种新技术、新产品层出不穷，导致相关的产品族电磁兼容标准的制定往往具有一定的滞后性。《YD/T1312无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法》正是考虑到以上问题，不仅对现有的产品族标准进行了研究，而且总结提取了无线通信设备的共性，紧密结合国内外最新的电磁兼容发展情况，综合制定了通信领域电磁兼容通用标准。YD/T1312发布后，当最新的无线通信产品没有现行的标准作为电磁兼容检测的依据时，则可以按照YD/T1312的通用要求进行检测，从而使得各类无线通信产品的电磁兼容检测均做到了有标可依。由于YD/T 1312广泛的适用性和积极的创新性及超前性，目前已经成为起草其他相关标准的重要参考。

    随着无线通信通信技术的飞速发展，高频、宽带传输逐渐成为目前的主流。各类宽带无线电设备、短距离无线电设备、业余无线电、陆地无线电设备等经常会集中存在于一个相对狭小的区域内，导致该区域的电磁环境异常恶劣。因此对于各类无线通信设备的电磁兼容性（EMC）水平提出了更高的要求，如更宽的测试频率、更高的测试等级，以及由于技术的发展而需要增加的一些新测试项目等。信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心作为行业权威检验机构，受信息产业部科技司及中国通信标准化协会的委托，根据最新通信行业及检测技术的发展趋势，主持起草了YD/T1312《无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法》系列标准。

    YD/T1312《无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法》目前包括以下10部分：《第1部分：通用要求》、《第2部分：宽带无线电设备》、《第3部分：个人陆地移动无线电设备（PMR）及其辅助设备》、《第4部分：无线寻呼系统》、《第5部分：无线语音链路设备和无线话筒》、《第6部分：业余无线电设备》、《第7部分：集群无线电设备》、《第8部分：短距离无线电设备（9kHz～40GHz）》、《第9部分：400/1800 MHz SCDMA无线接入系统：用户设备及其辅助设备》和《第10部分：400/1800 MHz SCDMA无线接入系统：基站、直放站、基站控制器及其辅助设备》。

    由于无线通信设备技术发展速度很快，各种新技术层出不穷，所以相关的产品族电磁兼容标准的制定往往有一定的滞后性，故需要制定一些行业相关的电磁兼容通用标准以满足最新技术发展的检测要求。YD/T1312是无线通信领域内的电磁兼容通用标准，各种无线通信产品在考虑电磁兼容性能时均可以根据该标准制定相应的产品测试方案。由于YD/T1312积极的创新性、广泛的适用性和对通信产业的巨大影响，该标准于2006年获得中国通信标准化协会颁发的科学技术二等奖。

    为了便于广大读者理解该标准，文章将对该系列标准中的三个典型部分《第l部分：通用要求》、《第2部分：宽带无线电设备》和《第5部分：无线语音链路设备和无线话筒》进行详细解析。

    1、YD/T1312标准解析

    1.1“YD/T1312.1通用要求”内容介绍

    YD/T1312.1为无线通信设备电磁兼容通用要求，该标准适用于除广播接收机以外的所有种类的无线通信设备。该标准主要规定了无线通信设备及其关联的辅助设备的电磁兼容性限值、性能判据和测量方法等。由于该标准广泛的适用性，故当一种新的无线通信技术出现却没有具体的产品族标准适用于该技术时，检验机构和设备制造商可以根据YD/T1312.1对该设备进行电磁兼容性评估。

    由于无线通信设备的多样性，故在YD/T1312的第四章、第五章和第六章分别针对各类无线通信产品的特点对测试时的试验条件、试验布置、试验时被测设备的评估方法以及性能判据进行了分类阐述。

    在电磁兼容试验中，试验条件和试验布置直接与最终的合格评定相关。本部分第四章中，首先总结了无线通信产品的通用条件，对发信机输入/输出端口配置、收信机输入/输出端口配置、收发信机联合试验配置进行了详细阐述。另外，还根据无线通信产品的特点，对此类设备的电磁兼容窄带相应进行了规定。在无线通信设备的辐射骚扰抗扰度试验中，经常会由于窄带骚扰引起被测设备的信号指标的超差。但是，窄带响应不会引起设备的电磁兼容性问题，故在测试过程中应当忽略。在实际测试过程中，不能简单地由信号指标的超差直接判定被测设备是否合格，而需要进行如下判断：首先将测试频点增加一定的频率值（通常为收信机中频滤波器6dB带宽的2倍或者大于设备信道带宽的频率值）后重新进行测试；然后，再将测试频点减少相同的频率值进行测试。如果在后两种情况下被测设备的收信机符合相应的性能判据，则认为该超差现象为被测设备的窄带响应。否则，该超差有可能是由另一个窄带响应而引起的，此时须将频率值增加和减少为收信机中频滤波器6dB带宽的2.5倍再进行测试。如果仍然不符合相应的性能判据，则为宽带现象，该设备存在电磁兼容性问题。

    “性能评估方法”为评估被测设备是否符合电磁兼容性要求的总体描述，该部分除了给出性能评估方法的总体原则之外，还根据被测设备是否能建立连续的通信链路以及被测设备的使用方式（固定设备、车载设备、便携设备）的特点分别进行了阐述。

    该部分第六章中详细说明了被测设备在进行电磁兼容检测时所应用的“性能判据”，即判定被测设备是否合格的依据。该章根据被测设备受到的干扰的类型，分别给出了抗扰度测试时的性能判据，如下：

    性能判据A（持续现象）适用于辐射骚扰抗扰度测试等干扰信号为连续干扰的抗扰度测试。在测试中，要求被测设备应能保持正常工作，没有功能丧失和性能的降级，被测设备的发信机在空闲状态时不应产生无意识的发射操作。测试结束后，被测设备的运行状态应没有改变，存储数据和用户程序功能应没有丧失。测试中和测试后，被测设备的通信链路都应能够保持。

    性能判据B（瞬态现象）适用于浪涌（冲击）抗扰度等干扰信号为瞬态干扰的抗扰度测试。测试中，允许被测设备出现性能降级以及部分功能的丧失，但被测设备的实际工作模式不允许改变；被测设备发信机在空闲状态时也不应产生无意识的发射操作。测试结束后，如果被测设备出现性能降级或部分功能丧失，其相应的功能必须能够自动恢复，恢复后，性能保持被测设备技术文件中规定的最低要求。

    性能判据C（间断现象）适用于电压短时中断抗扰度测试。电压短时中断抗扰度测试主要模拟被测设备的供电出现了短时间中断的现象，因此在测试过程中，允许被测设备的性能降级，功能可以丧失，但被测设备发信机在空闲状态时不应产生无意识的发射。测试后，被测设备的功能允许由操作者恢复。恢复后，被测设备的性能不应降级，且能正常运行。

    1.2“YD/T1312.2宽带无线电设备”内容介绍

    YD/T1312系列第2部分适用于各种采用宽带无线电调制技术（如：跳频扩展频谱、直接序列扩展频谱等）的无线电设备和集合传输速率大于100kbit/s的无线电设备（如：无线局域网（WLAN）、蓝牙系统等的无线网卡、接入点、服务器、网关等设备）。

宽带无线电设备多种多样，因而测试方法也根据设备的特点有所不同。无线局域网接入点类型的设备可以独立工作；而无线网卡类型的设备需要和主机设备一起进行工作。对于这种需要和主机设备联合工作的设备可以采用下列两种方法之一。

    （1）方法A：合成设备

    在测试时，可以将无线设备和特定类型的主机设备作为一个合成设备进行试验。

    如果该类设备的主机类型相似，而且机械和电气结构的变化不会影响到无线部分的抗扰度和无意发射性能，那么这些类型的合成设备就不需要进行重复试验。其他类型的合成设备仍需分别进行试验。

    （2）方法B：使用试验夹具或主机

    若条件允许，可以根据被测设备的特点建立专用的试验配置。试验配置可以是主机系统也可以是试验夹具。试验夹具可以模拟与主机相连时的情况，为被测的无线部分提供供电和激励信号。

    由于蓝牙耳机、无线网卡等设备带有语音通话的功能，因此在YD/T1312.2的试验条件章节中增加了对于带有模拟语音电路的被测设备的要求。

    对于带有模拟语音电路的被测设备，在衡量其能否通过射频场感应的传导骚扰抗扰度试验和辐射骚扰抗扰度试验时需要对其音频质量进行评估。

    在试验开始之前，首先需要对被测设备与测试系统的音频部分一起进行校准，音频校准的布置如图1所示。

    图1音频校准布置图

    在校准之前，首先将被测设备的发射功率调整为最大发射功率，将被测设备的音量设成额定音量或中等音量。

    校准时，通过频率为1kHz、声压级为0dBPa的标准音频测试源校准由音频分析仪和滤波器、声/电转换器组成的音频测试系统。

    而后使用校准过的音频测试系统对被测设备的音频性能进行校准。在校准被测设备的上行链路时，将被测设备放置在图1中虚线所示的位置。使音频测试系统发出声压级为-5dBPa的音频信号，并记录参考电平。在校准被测设备的下行链路时，使音频测试系统发出声压级为0dBPa的音频信号，并记录参考电平。

    下行链路的参考电平等效于在耳参考点（ERP）处1kHz时的0dBPa。上行链路的参考电平则等效于在嘴参考点（MRP）处1kHz时的-5 dBPa。

    图2是以辐射骚扰抗扰度测试系统为例给出的音频测量布置图。

    图2音频测量布置图

    测试开始之前，被测设备与系统模拟器通过射频链路建立通信链路。使用MRP封条封闭被测设备的麦克风，从而使被测设备的麦克风拾取的外部背景噪声达到最小，以避免干扰音频测试系统。

    测试时，通过位于全电波暗室之外的辐射骚扰抗扰度测试系统向被测设备施加标准规定的试验等级的辐射骚扰信号。通过系统模拟器观察被测设备的通信链路是否能够保持并且监视被测设备的通话质量，通过音频分析仪监视被测设备的上、下行音频信号是否超过限值。

    1.3“YD/T1312.5无线语音链路设备和无线话筒”内容介绍

    根据无线语音链路设备和无线话筒的使用环境，YD/T1312.5将这类设备分成了三个等级，并根据每一个等级设备的特点制定了单独的性能判据（见表1）。

    表1连续抗扰度测试最小性能判据

    （1）一类设备：用于专业应用的无线语音链路设备、无线话筒及相关辅助设备。

    （2）二类设备：用于家庭应用的无线音频设备、无线话筒、耳内监听设备及相关辅助设备。

    （3）三类设备：用于普通消费用途的无线语音设备、无线话筒、无线耳机及相关辅助设备。

    由于语音信号的传输是无线语音链路设备和无线话筒的主要功能，而对于电磁兼容测试而言，不同的试验布置可能会导致不同的试验结果。因此，YD/T1312.5针对该类设备的特性制定了相应的与音频信号传输相关的试验布置的规定。

    通信测试仪表的输入输出信号一般为电信号或光信号。对于无线语音链路设备而言，在测试时，需要将声音信号转化为电信号。

    对于使用一体化或专用拾音器的发信机（见图3），在测试时可以使用声学管等声学耦合设备注入测试调制信号（见图4）。

    图3一体化天线的发信机测试配置

    图4声学耦合夹具示意图

    如果被测设备的音囊是可以更换的，制造商需要声明被测设备提供的可换音囊的类型，如：机械型、电子型、电容器型。测试时只需测试一种类型的可换音囊。但是发信机相关的测试需要在可换音囊最灵敏的输入下进行测试。

    对于不使用一体化或专用拾音器的发信机，在测试时测试信号应通过制造商提供的最长的电缆以电信号的形式注入到最敏感的输入端口（见图5）。

    图5一体化天线的发信机测试配置（电信号输入）

    如果被测设备为数字音频输入输出，测试信号应由模拟信号转换为数字信号输入，如图5所示。

    在进行抗扰度测试时，建立通信连接的有用信号应从位于试验环境之外的设备传送至位于试验环境之内的天线，以避免加扰信号对测试系统的干扰。对于非一体化天线设备，建立通信连接的有用信号可以使用适合的屏蔽缆或波导从天线连接器引出。产生试验有用信号的试验辅助设备也应位于试验环境之外。

    2、YD/T1312与国际同类标准的差异

YDT1312系列标准在制定过程中始终遵循以下原则：积极采用国际先进标准，并考虑中国国情进行适当修正，积极根据技术发展提出前沿性指标要求。在这一方针的指导下，YD/T1312系列标准的各项测试指标与国际相关标准相比，无论从测试项目上还是测试指标上都优于国际相关标准。YD/T1312与欧标ETSIEN 301 489的具体指标差异见表2。

    表2YD/T1312与EN301489的具体指标差异

    通过表2的比较，我们可以看到从测试项目上，YD/T1312增加了专门适用于无线通信设备的传导杂散和辐射杂散测试，并且考虑到某些专用的无线通信设备可能包含磁敏感器件，增加了工频磁场抗扰度测试，并根据中国无线通信设备的特殊需求，专门编写了两个附录分别对复合无线电设备的电磁兼容测试和多模终端的电磁兼容测试提出了一般性导则建议。

    从测试等级上，YD/T1312的辐射骚扰抗扰度的测试频带范围要大于ETSIEN301 489；直流电源端口的电快速瞬变脉冲群抗扰度等级也要高于ETSI EN 301 489；考虑到中国的某些地区是雷暴高发区，浪涌（冲击）抗扰度的测试要求要高于ETSI EN 301 489，并且以室内信号线、室外信号线的方式细化了对信号线的要求。在电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试时，考虑到直流电源供电的设备的特殊要求，也增加了相应的测试条款。

    3、结语

    在YD/T1312系列标准立项之初，中国的无线通信设备中只有GSM移动通信系统和CDMA移动通信系统等少数无线通信系统制定了相关的电磁兼容标准，其他无线通信设备则没有相关的国标和行标作为电磁兼容检测依据，只能参照欧洲或美国的相关标准。由于无线通信技术日新月异，新的无线通信产品层出不穷，故如果按照产品分类来制定相关标准，工作量非常大，亟需制定通信领域电磁兼容系列通用标准。本项目在立项时就充分考虑到了这一问题，不仅仅对现有的产品族分别进行了研究，而且总结提取了无线通信设备的共性，形成了YD/T1312系列通用标准，使得当一种新的无线通信产品不适用于现有的任何一个产品族标准时，可以按照YD/T1312的第一部分通用要求进行检测，各类无线通信产品的电磁兼容检测真正做到了有标可依。

    该系列标准完成后，被第三代移动通信设备的电磁兼容标准（含TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000）等多个产品族标准所引用，为相关标准的研究节省了大量时间。

    通过YD/T1312与ETSIEN301 489的比较，我们可以发现YD/T 1312的测试项目更加全面、测试等级也较高。因此，中国的无线通信设备在通过了YD/T 1312所规定的电磁兼容检测后，其电磁兼容性能可以得到充分的保障。同时，由于YD/T 1312包含了ETSI EN 301 489的各项指标，使得中国的无线通信设备在申请欧洲CE认证时，无需重新进行测试，节约了大量的测试时间和测试费用，并极大地缩短了产品上市周期，提高了中国相关产品在国际市场上的竞争力，有力地保障了整个行业的健康发展。