无线通信终端EMC测试中杂散辐射与带外辐射的区别说明

在无线通信终端的EMC（电磁兼容性）测试中，杂散辐射与带外辐射是两个高频出现但常被混淆的关键指标。两者均属于“非有用信号辐射”，但本质、影响及测试要求存在显著差异——明确二者区别，既是满足 regulatory compliance 的核心前提，也是制定干扰抑制策略的关键依据。本文将从定义、机制、频率、标准、影响、测试、抑制等维度，系统拆解二者的差异。

杂散辐射与带外辐射的定义边界

杂散辐射的本质是“无线终端正常工作时，除有用信号（载波及调制信号）外，所有通过空间发射的无用电磁能量”。它涵盖谐波辐射（如功放产生的2次/3次谐波）、寄生辐射（如混频器的非预期响应）、互调产物（非线性电路中不同频率信号产生的新频率），以及电源/时钟噪声耦合到发射链路的辐射。例如，手机发射1.8GHz 4G信号时，功放非线性产生的3.6GHz 2次谐波，就是典型杂散。

带外辐射则是“有用信号所在系统频段内，但超出自身传输带宽的辐射”。其核心是“系统内非信道频率”，比如LTE终端发射20MHz带宽信号时，边带扩展到相邻的20MHz LTE信道（同一频段内），这部分超出自身信道的辐射即为带外。它是“系统内部的邻近信道泄漏”，而非跨系统干扰。

简言之，杂散是“跨系统的无用辐射”，带外是“系统内的非信道辐射”——前者跳出终端所属系统频段，后者仍在系统内但超出血道带宽。

产生机制的本质差异

杂散辐射的根源是“电路非线性与非预期耦合”。发射链路中的功放、混频器、振荡器等非线性器件，会导致输入信号产生谐波失真（如A类功放的谐波比AB类更明显）；混频器的寄生响应会生成非预期混频产物（如本振谐波与输入信号混频的频率）；此外，电源纹波（开关电源噪声）或时钟谐波（19.2MHz晶振的倍数频率）耦合到发射链路，也会产生杂散。

带外辐射的核心是“调制与滤波不完美”。调制过程本身会产生边带扩展（如QPSK调制的旁瓣），若未用升余弦滚降滤波器，旁瓣会泄漏到信道外；发射链路的滤波器（如SAW滤波器）带外抑制不足，无法完全滤除边带信号；或终端频率误差（晶振偏移）导致信号中心频率偏离，泄漏到邻近信道。例如，LTE终端频率误差超±0.1ppm，可能导致信号泄漏到相邻15kHz子载波，形成带外辐射。

两者本质区别：杂散是“非线性或耦合的非预期频率”，带外是“调制或滤波缺陷的信道外泄漏”。

频率范围的划分逻辑

杂散辐射的频率范围是“超出终端所属系统工作频段的所有频率”。比如支持4G（1.8GHz）与Wi-Fi（2.4GHz）的手机，4G发射链路的杂散可能覆盖9kHz-6GHz的非4G频段（如2.4GHz Wi-Fi、1.575GHz GPS）。测试中，杂散的测量范围通常从9kHz开始，覆盖所有可能干扰其他系统的频率。

带外辐射的频率范围是“系统频段内但超出血道带宽的部分”。以LTE Band 3（1.8-1.9GHz）的20MHz信道为例，带外是1.85GHz±10MHz之外，但仍在1.8-1.9GHz频段内的频率。它的边界严格受限于系统频段——一旦超出系统频段，就属于杂散。

总结：杂散是“系统外所有频率”，带外是“系统内非信道频率”。

测试标准中的不同要求

3GPP、ETSI等标准对二者的要求明确区分。以3GPP TS 36.101（LTE终端标准）为例：

杂散辐射测试要求“测量超出E-UTRA频段（LTE系统频段）的所有频率辐射功率”，核心是“辐射杂散（RS）”测试——在9kHz-6GHz范围内，杂散功率需低于限值（如2.4GHz Wi-Fi频段限值-30dBm/MHz）。对相邻系统（如Wi-Fi、GPS）的频段，标准会给出更严格限值，避免干扰。

带外辐射测试聚焦“系统内超出血道的辐射”，核心指标是“邻近信道泄漏比（ACLR）”与“发射机带外辐射（OBUE）”。ACLR要求邻近信道（如中心频率±5/10MHz）的辐射功率与有用信号功率的比值≥30dB；OBUE要求传输带宽外10MHz到系统频段边界的辐射功率≤-13dBm/MHz。

简言之，杂散测试关注“跨系统干扰风险”，带外测试关注“系统内邻近用户干扰”。

对通信系统的影响维度

杂散辐射的影响是“干扰其他系统正常工作”。例如，手机杂散泄漏到1.575GHz GPS频段，会导致GPS接收机无法捕获卫星信号，定位误差增大；泄漏到2.4GHz Wi-Fi频段，会干扰Wi-Fi设备接收，降低下载速率。这种影响是“跨系统、外部的”，可能导致其他系统功能失效。

带外辐射的影响是“干扰同一系统内其他用户”。比如LTE终端带外泄漏到相邻LTE信道，会增加相邻用户的背景噪声，降低信噪比（SNR），导致通话卡顿、数据丢包。这种影响是“系统内、内部的”，主要降低同一系统的频谱利用率与用户体验。

两者差异：杂散是“对外系统干扰”，带外是“对内系统干扰”。

测试方法的具体区别

杂散辐射测试是“宽频率扫描”。终端需工作在最大发射功率（模拟最恶劣情况），用频谱分析仪或EMI接收机在9kHz-6GHz范围内扫描，记录所有超有用信号频率的辐射功率。为避免环境干扰，测试在电波暗室进行，终端放置在转台上，测量水平/垂直极化的多角度辐射功率。

带外辐射测试是“系统内针对性测量”。以ACLR测试为例，需用信号发生器模拟LTE基站下行信号，让终端进入闭环发射状态（根据基站功率控制调整发射功率），再用频谱分析仪测量邻近信道的辐射功率，计算与有用信号的比值。测试时，频谱分析仪的分辨率带宽（RBW）需与终端传输带宽匹配（如20MHz信号用30kHz RBW），确保准确捕获带外辐射。

此外，带外测试需“基站模拟器”（如Anritsu ME7873L）模拟真实通信环境（因带外辐射与闭环功率控制相关），而杂散测试不需要——杂散大小与功率控制无关，只需终端满功率发射。

抑制措施的针对性差异

杂散辐射的抑制针对“非线性与耦合”：1）用数字预失真（DPD）等线性化技术降低功放谐波；2）在发射链路加带通滤波器（SAW/腔体滤波器）滤除谐波与寄生辐射；3）优化PCB布局（分开电源与发射线路，增强接地完整性），减少噪声耦合；4）对敏感部件（振荡器、混频器）加金属屏蔽罩，防止噪声泄漏。

带外辐射的抑制针对“调制与滤波”：1）用滚降系数大的调制方式（如α=0.22的升余弦滚降）减少旁瓣；2）提高滤波器带外抑制（用高Q值腔体滤波器，带外抑制≥60dB）；3）优化频率同步算法（用高精度晶振或GPS discipled oscillator）降低频率误差；4）加邻近信道抑制电路（如自适应均衡器）减少边带泄漏。

例如，杂散超标可能需换更高线性度的功放或加滤波器；带外超标则需优化调制参数或换抑制更好的滤波器——二者策略无交集，需针对性处理。