web 发表于 2012-1-29 17:20:25

欧美蓝牙电子产品的电磁兼容测试简介

蓝牙是目前最广泛流行的短距离无线传输技术,它工作于工业、科学、医学(ISM)频段,通常在2.402GHz至2.4835GHz之间的79个信道上运行;采用跳频扩频技术(FHSS),实现其低功耗、短距离的方便传送。

一、欧洲EN 300328 V1.7.1(2006-10) 标准中的电磁兼容要求
欧洲对于无线电子产品有其特别的要求,根据EN 300328标准《电磁兼容性和射频管理系统(ERM)
宽带传输系统 工作频带为2.4 GHz且使用频谱调制技术的数据传递设备技术特性和试验条件》的要求,电磁兼容(EMC)测试的报告中,包括了发射功率、杂散辐射、频率范围及频谱特征等方面的性能指标。

1、最大发射功率,Maximum Transmit Power 见【4.3.1.2】
与V1.6.1的版本比较,最大发射功率为旧版本的等效全向辐射功率(Equivalent Isotropic
Radiated Power)。标准【5.7.2.2】要求,用相匹配的二极管和发射端连接,利用示波器观察其工作周期x;然后用功率计测量发射功率A,得出等效全向辐射功率P=A+G+10log(1/x),G为天线的组合增益。
测试时,采用恒温箱,按照上述方法,分别在-20°C至5°C之间,对被测设备(EUT)的低频、中频和高频三个频段,测量其最大发射功率,确保测量结果低于标准的限值:-10dBW(100mW)。

2、最大等效全向辐射功率频谱密度,Maximum E.I.R.P Spectral Density 见【4.3.2.2】因为蓝牙产品采用跳频扩频技术(FHSS),所以不适用于该项测试。

3、频率范围,Frequency Range 见【4.3.3.2】测试时,采用恒温箱,分别在-20°C至5°C之间,电压在0.9至1.3倍的正常电压情况下,用频谱分析仪测量被测设备(EUT)的最低和最高频率,确保测量结果符合标准的限值:fL>2.4GHz;fH<2.4835GHz。

4、驻留时间,Dwell Time 见【4.3.4.1.2】
测试时,采用频谱分析仪,分别测量被测设备(EUT)的低频、中频和高频三个频段中的任意一个波的驻留时间,确保测量结果低于标准的限值:0.4秒。

5、跳频频道,Hopping Channel 见【4.3.4.2.2】测量方法与上面一致,分别测量被测设备(EUT)的低频、中频和高频三个频段的频道间隔,确保测量结果低于标准的限值:1MHz。

6、跳频数量,Hopping Sequence 见【4.3.4.3.2】测试时,采用频谱分析仪,测量被测设备(EUT)样品从最低频率到最高频率中的跳频数量:如
果是非适应的跳频系统,标准要求至少有15个频道;如果是适应的跳频系统,则至少有20个频道。

7、媒体访问控制协议,Medium Access Protocol 见【4.3.5】要求所有的符合标准的设备,都必需符合媒体访问控制协议的要求。

8、发射机的杂散辐射,Transmitter spurious emissions 见【4.3.6】测量在电波暗室中进行,采用替代法:先由频谱分析仪记录下杂散发射功率的读数值;然后用一台已校准的信号发生器替代被测设备(EUT),当频谱分析仪的读数值和先前记录值达到一致时,信号发生器的输出值加上天线的增益和电缆的损耗值就等于杂散辐射的功率值。测量时,分别测量被测设备(EUT)发射端的低频、中频和高频三个频段及待机状态时的数值。
如果测量结果离限值只有6dB的裕量时,则需要把分辨带宽(Resolution Bandwidth,RBW)调为30kHz,以便确定该辐射为窄带还是宽带。如果改变带宽后,该辐射的变化值不超过2dB,为窄带;否则为宽带。具体的限值见标准的表2及表3。

9、接收机的杂散辐射,Receiver spurious emissions 见【4.3.6】测量方法与上面一致,测量时,只需要分别测量被测设备(EUT)接收端的低频、中频和高频三个频段的数值。具体的限值见标准的表4及表5。

二、美国FCC15.247-2004标准中的电磁兼容要求
美国FCC对于无线产品的EMC测试主要有以下几个项目:辐射发射(RE)、传导发射(CE)、无线带
宽的测试、频率稳定性。FCC第15部分中A部分是总述,B部分是关于无意识的辐射产品测试,C部分是有意识的辐射产
品测试,是无线产品测试的总纲所在。其中15.247部分是关于频带在902-928 MHz, 2400-2403.5 MHz, 5725-5850 MHz 产品的具体要求,也就是蓝牙产品所要符合的标准。

1、20dB处的频段带宽, 20dB Bandwidth 见【15.247(a)】
测试时,把被测设备(EUT)的天线接口连接在频谱分析仪,中心频率选择频带载波所在的频率,分别测量低频、中频和高频三个频段,确保测量结果中低于峰值20dB的频段带宽大于标准的限值:500kHz。

2、频率分隔,Frequency Separation 见【15.247(a)(1)】标准要求,被测设备(EUT)跳频载波频率至少分隔25kHz或者符合20dB的跳频带宽,以便当跳频系统随机选择任意跳频频率时,受试设备(EUT)能准确跳到相关的频率处,使系统的每个频率能均衡使用;从而系统接收的输入带宽与传输器跳频频道的带宽相匹配,频率跳动与传输信号同步。测试时,测试方法与上面一致,分别测量低频、中频和高频三个频段,判断结果是否大于标准的限值:25kHz或者三分之二的20dB带宽。

3、跳频数量,Number of Hopping Frequency 见【15.247(a)(1)(iii)】测试时,把被测设备(EUT)的天线接口连接在频谱分析仪上,计算从最低频率到最高频率中的跳频数量:标准要求至少有15个频道。

4、频道占用时间,Time of Occupancy 见【15.247(a)(1)(iii)】测试方法与上面一致,计算从最低频率到最高频率中的频道占用时间,然后再分别放大每个频率,确保测量结果低于标准的限值:0.4秒。

5、最大峰值输出功率的要求,Peak Output Power 见【15.247(b)(1)】测试时,把被测设备(EUT)的天线接口通过衰减器连接在功率计上,功率计读数加上电缆损耗和衰减器的衰减值即为最大峰值输出功率。测试时分别测量低频、中频和高频三个频段,如果跳频数量少于75个,则标准的限值为0.125瓦;否则为1瓦。

6、100 kHz频带的带外裕量,100 kHz Bandwidth of frequency Band Edges 见【15.247(d)】被测设备(EUT)工作频段外的任意100kHz频带内,发射功率(辐射和传导)应该比在工作频段内的功率至少要低20dB以上。测试时分别测量低频和高频两个频段,如果在频谱分析仪上得到的结果非常接近20dB,则需要在电波暗室的3米距离处再准确地测量一次,以确定其最终结果,是否符合标准要求。

7、功率光谱密度的峰值要求,Peak Power Density 见【15.247(e)】标准要求,在连续传输的任一时刻内,从发射器到天线所传导的最大功率光谱密度在3kHz带宽内不应超过8dBm。测试时,频谱分析仪的带宽应设为3kHz,分别测量低频、中频和高频三个频段,看测量结果的峰值是否小于标准的限值:8dBm。

8、天线要求,Antenna Requirement 见【15.203】按照FCC的规定,相关无线产品应确保其设计不会被使用者或者第三方任意改动其天线参数及性能。

9、传导发射,Conducted Emission 见【15.207(a)】因为蓝牙产品采用电池供电方式,所以不适用于该项测试。

10、杂散辐射,Spurious Radiated Emission Test 见【15.209(a)】标准要求测试的距离为3米,一般我们采用3米法电波暗室,30MHz-1GHz采用准峰值;1G以上的频率采用平均值测试。设备的摆置按照国际无线电干扰特别委员会(CISPR)第16号规定,被测设备(EUT)正常运行,确保两种检波方式的测试结果满足标准B类(供日常生活环境的消费者使用)的限值要求。

11、频率稳定度,Frequency Stability 见【15.225(e)】标准要求:温度变化的范围是-30℃~+50℃;电压变化的范围是额定工作电压的85%~115%。测试时,采用恒温箱,每次测量的温度间隔不大于10℃,当频率达到稳定状态后,进行测量,确保测量结果中频率的变化范围不超过:+/-0.01%。
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