自由空间损耗

电子技术术语

自由空间损耗，指的是电磁波在空气中传播时候的能量损耗，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗。手机、无线遥控器、无线路由器、蓝牙、物联网等采用扩频和其他宽带调制技术的无线设备，会在载波频率之外很宽的频率范围内产生带外发射和杂散发射，这些发射会对其他无线电设备产生干扰。

简介

手机、无线遥控器、无线路由器、蓝牙、物联网等采用扩频和其他宽带调制技术的无线设备，会在载波频率之外很宽的频率范围内产生带外发射和杂散发射，这些发射会对其他无线电设备产生干扰。为此需要制定相关标准来限制无线通讯产品的工作主频和带外杂散发射量。标准中规定杂散发射需要测量天线端口以及机壳外围两种情况。机壳外围的辐射功率测量通常采用替代法和直接法测量，直接法测量时，机壳外围的辐射功率可以由测量接收天线输出端的功率值并补偿预校准好的系统的自由空间损耗来直接得到。因此校准的自由空间损耗是否准确直接影响到杂散发射的测量结果。

直接法测量原理

由于整个试验系统较为复杂，要实现自动化测试，一般配备专用的测试软件进行系统集成。采用直接法进行辐射杂散测试时，需要在测试前对试验系统的各个测试单元单独进行校准（自由空间损耗LA、滤波器+前置放大器的损耗LT、电缆损耗LC等），或对这些测量设施整体进行校准。将校准的各个参数补偿到测试软件当中，从而实现自动一体化测量。

空间损耗补偿值测试步骤

自由空间损耗的补偿值可以通过场地衰减测量而得到，假设发射天线与接收天线距离3m，收发天线增益Gt、Gr已知，使用接收机或频谱仪，射频信号源搭配测试软件实现对自由空间损耗补偿值的校准测量，具体步骤如下：

a）将发射天线端的电缆与接收天线端的电缆取下后直连，软件控制信号源输出，按照一定的频率步进对整个连接通路进行衰减测量，得到整个通道的衰减值A。

b）将电缆分别接到发射天线端口以及接收天线端口上，并设置天线极化方向为垂直方向，信号源发射同等幅值大小的信号，按照相同的频率步进对整个场地的衰减进行测量，得到衰减值B。

c）运用软件对整个频段的所有数据进行运算，首先得到场地衰减值SA即(B-A)，然后将结果再加上已知的发射天线增益Gt 及接收天线增益Gr得到自由空间损耗补偿值LA 即(B-A+Gt+Gr)；

d）设置天线极化方向为水平方向，重复b）与c）的步骤。

有效辐射功率测量值的验证结果

杂散有效辐射功率直接法测量结果的验证方法是：首先，将各个系统单元的损耗参数在软件中补偿并进行场地布置；接着EUT由发射天线代替，将发射天线与外部信号源连接，设置信号源发射功率P；然后使用软件控制接收天线直接测量发射天线产生的有效辐射功率P2；再通过已知的发射天线增益以及信号源与发射天线之间的线缆损耗LC，计算发射天线实际产生的有效辐射功率P1=P- LC+Gt；最后比较P1与P2值的偏差，直接法测量结果与实际发射功率最大相差1.89dB，结果偏差与CISPR 16-4-2:2011定义的高频辐射骚扰测量不确定度Ucispr=5.5dB相比要小很多，测量结果非常接近实际发射功率值。

总结

通过自由空间损耗补偿进行1GHz以上辐射杂散测量（直接法）具有很好的应用前景，该方法省时省力，在考虑了暗室环境、仪器设备、场地布置等影响因数的基础上，实现了高效、精准的测量，该方法正被越来越多的实验室广泛采纳。

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