环境保护监测（EMF）电磁兼容/电磁干扰（EMC/EMI）测试系统方案

1 引言

随着无线电通信的日益普及，由于无线辐射引起的对环境和人的生活影响也越来越大。罗德与施瓦茨公司（ R&S ）的手持式无线频谱仪和 TS － EMF 系统构建了功能非常优秀，使用方便的 EMF 测试系统。

与台式机相比，便携式无线电测试仪器面临的最大问题在于：必须在体积小、重量轻和成本低的前提下保持足够优秀的射频性能、实现丰富的测试功能并延长电池工作时间。

罗德与施瓦茨公司以其在无线电测试与测量领域七十余年的领先经验和创新技术，成功推出了手持式频谱仪 R&S FSH3 （ 100kHz~3GHz ）和 R&S FSH6 （ 100kHz~6GHz ），很好的解决了以上问题。

由于 R&S FSH 在 2.5 公斤（含电池）的重量下实现了便携式频谱仪在此前无法达到的优良的射频性能，它在 2004 年被指定成为国际空间站（ ISS ）项目专用便携式频谱仪，在国际空间站上圆满完成了相关测试任务。

图 1

•2  R&S FSH 简介

R&S FSH虽然被称为手持式频谱仪，但它在不同的配置下，除了能进行基本的频谱分析外，还可以完成发射机与天馈线测试、无线电干扰查处、电磁场强监测以及电磁兼容（EMC）诊断等测试。

因此，我们可以把 R&S FSH当作一个便携式多功能无线电测试平台，而不仅仅是一台频谱仪或一台天馈线测试仪。下表是R&S FSH的主要技术参数*。

参数	R&S FSH3	R&S FSH6
频率范围	100kHz~3GHz	100kHz~ 6GHz
最大输入功率	30dBm	30dBm
分辨带宽 (RBW)	100H z ~1MHz	100H z ~1MHz
视频带宽 (VBW)	10H z~1MHz	10H z~1MHz
三阶截止点 (TOI)	>10dBm, 典型值 15dBm	>10dBm, 典型值 13dBm
无互调动态范围	70dB	66  dB
底噪 (DANL) ，预放开	典型值 -135dBm/ 100Hz -130dBm	典型值 -135dBm /100Hz -130dBm
单边带相位噪声	<100dBc/Hz@100kHz	<100dBc/Hz@100kHz
电平测量准确度	<1.5dB, 典型值 0.5dB	<1.5dB, 典型值 0.5dB
跟踪信号源频率范围	10MHz~3GHz	5MHz~6GHz
跟踪信号源功率	-20dBm/0dBm	-10dBm(<3GHz) / -20dBm(>3GHz)
跟踪信号源 步进衰减器	无	20dB/ 步进 1dB
电池工作时间	>4 小时	>4 小时
重量	2.5 公斤	2.5 公斤

* 不适用于 FSH3 的 13 型 ， 详细参数请访问网站 ： http://www.comtest.com.cn

可见， R&S FSH优良的射频性能完全可以满足大多数通用频谱分析的需要。而R&S FSH6直到6GHz的最高频率使其具备了进行WLAN 802.11a网络维护和手机本振频率（3.4GHz～9GHz）测试的能力，扩大了手持式频谱仪的应用范围。

R&S FSH机身轻便，显示清晰，即使在强烈日光下屏幕显示仍然十分醒目，见下图2。

其长达 4小时的电池工作时间省却了现场测量的后顾之忧。

图 2. R&S FSH 的实际大小与高亮无反光显示屏幕

•3  便携式电磁场强监测系统 R&S TS-EMF

R&S TS-EMF由R&S FSH和全向球形天线（30MHz～3GHz）以及控制软件R&S RFEX组成。

该方案可用于对某个地区站点或建筑内的电磁场强进行便携式的短期监测或定点的长期（几天至几周）的监测。另外，控制软件 R&S RFEX还可以读取GPS信号，从而确定不同地理位置的电磁场强。

如果用其它高性能台式样频谱仪、接收机（如 R&S FSP/ESPI）或便携式PN Scanner（如R&S TSMU）替代R&S FSH，该R&S TS-EMF系统甚至还能进行UMTS WCDMA基站信号的解码，测量不同WCDMA基站在相应频率的发射场强。

系统图示如下图 3：

图 3. 电磁场强监测系统： R&S TS-EMF

•4  R&S FSH 在电磁兼容（ EMC ）诊断测试中的应用

R&S FSH-K3接收机模式选件可使R&S FSH成为一台电磁兼容接收机，虽然没有配备预选器，但R&S FSH可以广泛应用于电磁干扰（EMI）诊断测试。

在接收机模式下， R&S FSH可使用规定的检波器（峰值、平均值、有效值或准峰值）和CISPR（-6dB）带宽（200 Hz、9 kHz、120 kHz或1MHz）进行电磁干扰测试。

因此，在电子产品的研发阶段，研发工程师可以将近场探头组 R&S HZ-15（30 MHz to 3 GHz）和R&S FSH配合使用，用来确定产品（如电路板）各点的电磁干扰发射，以便及时更改设计，保证最终产品能顺利通过国家规定的电磁兼容测试。

另外，还可以用预放大器 R&S HZ-16来提高测量的灵敏度，R&S HZ-16的增益为20dB，噪声系数为4.5dB。

图 4. 电磁兼容（ EMC ）方案： R&S FSH + 近场探头组 R&S HZ-15

•5  R&S FSH 的其他功能及附件

R&S FSH 还有一些很实用的功能，如：

•  以各种通信标准的信道号来改变中心频点

•  载噪比（ C/N 和 C/N0 ）测量，模拟和数字电视信号测量

•  低噪声模式（灵敏度最大）和低失真模式（互调产物最小）

•  免费控制软件 R&S FSH View ：长期自动测试，数据存储等功能

•  外部触发输入口还可作为外部参考输入，用于提高测量的频率精度

•  矢量发射和传输测量功能 R&S FSH-K2 ，该功能同时测量幅度和相位，与标量测量相比，显著提高了测量的准确度和动态范围，还可读出幅度和相位数据

R&S FSH 的一些附件为实际测量提供了极大便利，如：

•  12V 车载点烟器适配器： R&S FSH-Z21 ，方便野外充电

•  集成的开路 / 短路 / 匹配校准件： R&S FSH-Z29 ，可挂在胸前 

•  硬质铝箱： R&S FSH-Z6 ；便携软背包： R&S FSH-Z25 ，方便随身携带

•  RS232 光接口到 USB 接口的转换连接线： R&S FSH-Z37 ，方便无串口的电脑使用