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FCC和ETSI对ASK调制、短距离UHF发送器的要求

时间:02-18 来源:互联网 点击:
Data Rate (kbps)Sideband Number at 500kHzSideband (dBc)dBc in 100kHz BWdBc in 30kHz BWdBc in 10kHz BW
2501-58-41-46-51
4251-52-38-43-48
8125-46-35-40-45
10101-44-34-39-44
2051-38-31-36-41
10011-25-25-28-32

图4和图5分别示出了ASK发送器IC使用100kHz和30kHz测量带宽时的测量频谱,调制信号采用数据速率为19.2kbps的方波信号。计算出的功率电平和测量功率电平之间的差异是由相位噪声、VCO瞬态牵引和"峰值保持"测量技术造成的。使用30kHz的分辨带宽可以使功率测量值从-25dBc降至-30dBc,从而增加了满足发射带宽要求的裕度。 

图4. 频谱分析仪采用100kHz分辨带宽进行FCC发射带宽测量时,所测量的已调信号频谱,调制信号为9.6kHz方波信号。 

图5. 频谱分析仪采用30kHz分辨带宽进行FCC发射带宽测量时,所测量的已调信号频谱,调制信号为9.6kHz方波信号。 

杂散辐射
FCC第15.231(b)(3)节指出,杂散辐射的信号强度必须保持在该节表格中列出的规定电平以下。该表格规定了载波频率处的有意发射限制值和发射带宽之外的杂散辐射限制值。这些杂散信号强度要比所允许的最大有意发送电平低20dB。也就是说,如果发送器正在辐射最大允许电平,那么发射带宽之外的辐射功率必须比载波功率电平低20dB以上。这符合辐射最大功率时的20dB发射带宽要求。根据CISPR-16,需使用一个准峰值检波器或者带峰值检波器的频谱分析仪测量杂散辐射。除了频谱分析仪的带宽设置为100kHz外,该过程很像发射带宽的测量过程。 
我们应该注意到,如果发送器辐射的不是最大允许功率,那么最大杂散辐射电平仍然采用表格中所规定的绝对信号强度值。这样的话,发射带宽外的杂散辐射可能并不需要比有意辐射功率低20dB。 

ETSI对ASK发送器的要求
在欧洲,433.05MHz至434.79MHz的频带内允许发送高达+10dBm的信号。满足ETSI EN 300 220-1规范要求的主要目的是使带外发, 射保持在250nW (或-36dBm)以下,并且在470MHz至862MHz频段内保持在4nW (或-54dBm)以下。433MHz频带的"带外"是指433.05MHz至434.79MHz的1.74MHz频谱之外的任意频率。选择433.92MHz,因为它刚好处于频带的中心频点。以载波频率为参考点,任何±870kHz之外的发射都属于"带外"。有两个发射类别要符合-36dBm限制要求。第一类是落在±870kHz之外的信号调制边带。第二类是杂散辐射。 
调制边带
使用上述的式1至式3可以构成表2,表2与表1类似,只是与载波频率的距离改为870kHz,而不再是FCC要求的近似500kHz。 
表2. 用于ETSI调制边带测量的ASK边带理论功率电平  

Data Rate (kbps)Sideband Number at 870kHzSideband (dBc)Min. Meas. Res. BW (kHz)dBc in Meas. BW
2871-633-61
4435-5710-53
8219-5110-50
10175-4910-49
2087-4330-41
10019-29100-29

如图3所示,对应8kbps数据速率,每个边带都是以4kHz的奇数倍频率为中心的。也就是说,4kHz的第219个谐波边带是距离载波频率870kHz以外的第一个完整边带,而且该边带的总功率必须低于-36dBm。根据表2,第219个边带的功率比载波波边谱高度低51dB,看起来可很好地满足低于-36dBm这一限制要求。由于+10dBm限制值对应未调制载波的测量发送功率(ETSI EN 300 220-1,第8.2节),边带功率实际上比未调制的载波功率低57dB,看起来效果更好。在发送器辐射+10dBm最大允许功率的情况下,计算的边带功率是-47dBm,比-36dBm的限制要求低11dB。与FCC规定的情况一样,发送器的相位噪声和功率测量技术会提高测量的功率电平,使其高于理论值。 
ETSI EN 300 220-1的第8.6节对该调制及其测量过程进行了说明。测量规程中指出,接收器(或频谱分析仪)的带宽需要足够大以接收所有主要的调制边带,并且要求测量峰值功率(频谱分析仪设置为"Max Hold")。标准的频谱分析仪带宽设置包括1kHz、3kHz和10kHz等,图2和图3表明至少需要10kHz带宽以覆盖载波波边和两个主要边带。10kHz带宽包含了一个边带(8kHz零点至零点间距)和一小部分邻近边带,这使得测量的功率为-46dBm,比一个边带的实际功率大1dB。峰值功率测量可能比平均功率高出10dB,从而会将测量功率提高到-36dBm,刚好满足ETSI要求。对于8kbps数据速率,一些测量实验室可能坚持使用30kHz 的分辨带宽来接收所有主要的调制边带,而这会将测量值提高到-31dBm。这显然超过了ETSI的限制要求,所以需要降低数据速率以使所有主要调制边带均保持在10kHz带宽之内。为了保证三个波边均在10kHz以内,可靠的数据速率是5kbps。也可以对调制脉冲进行波形整形,以实现更高的数据速率。调制脉冲整形可以极大地降低更高阶调制边带的功率,所以即使使用了更高的测量带宽,频带边缘处的功率还是会低很多。 
数据速率越低,越容易满足ETSI的限制要求。图6所示是用1.5kHz方波对433.92MHz、+10dBm的载波进行ASK调制时频谱分析仪的测量迹线,该结果是频谱分析仪在434.79MHz (零扫描)处用3kHz带宽测量得到的。这相当于3kbps的数据速率。该迹线的峰值幅度大约为-45dBm,相对于+10dBm载波为-55dBc。该结果与距离载波频率870kHz处的第581个调制边带的功率计算结果是一致的:相对于+10dBm为-65dBc (或-55dBm),因为采用峰值检波器,会在此基础上增加10dB。即使采用10kHz带宽,该调制也满足ETSI的限制要求。 

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