有效輻射功率的測試方法

摘 要：有效輻射功率主要有三種測試方法：直接計算法、理想場地換算法、替代法。三種方法各有利弊，適用情況也有區別。本文分別這三種方法進行了詳細介紹和比較。

關鍵詞：有效輻射功率；各向同性有效輻射功率；理想場地換算法；替代法

中圖分類號：TM933.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 16-0000-01

無線產品在做RF認證時，測試標準會對最大發射功率和雜散進行限定，除了用電場強度或磁場強度表示為，經常用有效輻射功率（或等效有效輻射功率）來表示。當用有效輻射功率來表示時，不同的標準會規定一種或幾種測試方法供選擇。本文依據FCC和CISPR相關標準，對測試方法逐一進行分析。

一、定義

有效輻射功率（縮寫為ERP，下同）。被測產品天線端口發射功率乘以給定方向上相對于半波偶極子天線的天線增益。

各向同性有效輻射功率（縮寫為EIRP，下同）。被測產品天線端口發射功率乘以給定方向上相對于理想全向天線的天線增益。

二、測試方法介紹

FCC（美國聯邦通信委員會）對ERP和ERIP有詳細說明和要求，具體規定在KDB 412172 D01 Determining ERP and EIRP v01中。

ETSI（歐洲電信標準協會）中無線協調標準中也有類似的規定。

三、直接計算法

根據ERP或EIRP的定義，用天線端口的直量功率加上天線增益，再減去電纜損耗（用dB表示時）：

ERP/EIRP=PT +GT–LC （1）

其中，PT：表示天線端口的直量功率；GT：表示天線增益；LC：表示電纜損耗。

四、理想場地換算法

首先測試場強E，然后按以下公式將場強換算成ERP或EIRP：

PT/（4*π*R2）=E*E/（120*π） （2）

其中PT即發射功率，即包含天線增益和電纜損耗的ERP或EIRP。

將公式（2）用dB表示：

PT（dBm）=E（dBuV）+20logR-104.77 （3）

當測試距離R=3m時：

PT（dBm）=E（dBuV）-95.2 （4）

五、替代法

分兩步：首先，被測產品（Transmitter under test）放置在測試桌上，分別測試水平極化和垂直極化方向的電平。假設測試頻率為f，測試過程中需要旋轉測試桌，升降接收天線，以便找到最大發射位置。記錄頻譜儀的讀數V0；第二步，將被測產品換成信號發生器和替代天線。關于替代天線的要求，頻率1GHz以下，采用半波偶極子天線。1G以上頻率是，采用喇叭天線。半波偶極子天線實際使用中，天線長度略小于諧振頻率波長的一半，約為0.48倍。當頻率小于80MHz時，半波偶極子天線的長度過長，無法進行垂直極化的測試，同時天線長度與測試距離（比如3m）很接近，會帶來較大的誤差。所以，實際測試中，對于80MHz以下的頻率，采用縮短的偶極子天線，即都用80MHz時的半波偶極子，長度為1.785m。當采用縮短的偶極子天線時，天線增益就不再是0dBi，需要進行修正。詳見后面的附圖。測試過程中，先旋轉測試桌，升降接收天線，以便找到最大發射位置。然后固定測試桌的角度和接收天線的高度，調節信號發生器的輸出幅度，直到頻譜儀的讀數與第一步的讀數V0一致。記錄此時的信號發生器的輸出讀數P0，單位一般用dBm。用以下公式（用dB表示）來計算有效輻射功率：

ERP/EIRP=P0+GT–LC （5）

其中，GT為替代天線的天線增益，LC為從信號發生器到替代天線的電纜的插入損耗。

圖1

六、三種測試的比較及適用情況

以上對三種有效輻射功率的方法分別進行了詳細說明。

直接計算法是按照有效輻射功率的定義來進行計算的，測試準確度和可重復性高，適用于所有的情況。需要注意其準確度受到的天線增益準確度的影響；理想場地換算法是假設測試場地是理想的自由空間，測試的是電場強度，然后換算成自由空間下的等效有效輻射功率。因為實際測試場地與理想自由空間總是存在一定的差異，適用于快速估算，測試結果某些測試標準可以接受；替代法，適用于絕大多數情況。測試準確度和可重復性較高。需要注意的是，采用替代法的時候，要注意替代天線和連接電纜的特征阻抗的匹配性。

參考文獻：

[1]KDB 412172 D01 Determining ERP and EIRP v01 無線發射系統中有效輻射功率（ERP）和各向同性有效輻射功率（EIRP）測試方法導則[Z].

[2]CISPR 16-1-4-2012無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規范第1-4部分：無線電騷擾和抗擾度測量設備 輔助設備 輻射騷擾[Z].