FCC和ETSI對ASK調制/短距離UHF發(fā)送器的要求

概述

針對用于遙控鑰匙(RKE)、家庭自動(dòng)化、家庭安全系統和其他無(wú)線(xiàn)操控設備的無(wú)執照發(fā)送器，美國的FCC和歐洲的ETSI都規定了其發(fā)射功率電平的限制值。這些功率限制要求對這些設備的有意發(fā)射和無(wú)意或雜散發(fā)射均適用。結合這些功率限制值并遵循相應的測試規程，以確定設備的功率輻射是否符合所制定的規范。測試儀器設置和發(fā)送器輻射特性之間的關(guān)系對測試結果(即通過(guò)或不合格)影響很大。

本應用筆記闡述了幅移鍵控(ASK)信號的調制譜、發(fā)送器的相位噪聲和發(fā)送器VCO瞬態(tài)頻率牽引對測試結果的影響。

ASK調制譜

可以這樣理解ASK調制譜，即用一個(gè)周期性的方波信號來(lái)調制一個(gè)RF載波信號，然后對譜線(xiàn)進(jìn)行“修正”以說(shuō)明數據流的隨機性。

首先，將周期為2T的方波信號看作是數據速率為1/T的1010...不歸零(NRZ)數據序列，如圖1所示。該方波的功率譜如圖2所示，其中零頻率表示載波頻率，f0。此時(shí)，f0由歸一化的載波譜線(xiàn)和處于(1/2T)奇數倍頻點(diǎn)的譜線(xiàn)組成。每條譜線(xiàn)的功率與載波(零頻率)譜線(xiàn)的功率之比可由下式給出：

                                                 圖1. 周期為2T的方波

                 

                                          圖2. 周期為2T的方波的功率譜

當ASK調制信號是真實(shí)數據時(shí)，數據的隨機性使得功率譜的譜線(xiàn)修正為半周正弦波。歸一化至載波頻率的功率譜密度數學(xué)表達式是：

每個(gè)旁瓣的譜密度峰值與載波頻率的譜密度之比仍然由式1求得。

圖3所示是MAX1472 ASK發(fā)送器采用4kHz方波(相當于8kbps的數據速率)調制時(shí)的頻譜?？梢钥吹?，各旁瓣峰值均位于4kHz (即數據速率的一半)的奇數倍頻點(diǎn)處。

                     圖3. MAX1472 ASK發(fā)送器采用4kHz方波調制時(shí)的信號頻譜 {{分頁(yè)}}

請留意ASK已調信號載波譜線(xiàn)(或波瓣)功率和未調制(CW)載波功率之間的關(guān)系。這一點(diǎn)很重要，因為FCC和ETSI規范有時(shí)適用于相對功率，有時(shí)適用于絕對功率。如果發(fā)送器穩定地輻射(未調制) P0瓦功率，然后采用占空比為50%的ASK數據流進(jìn)行調制，那么調制后輻射的總功率將減半，即為P0/2。而且，調制會(huì )形成邊帶，所以頻譜的主瓣(載波)只包含了ASK已調信號一半的功率。因此，將調制旁瓣功率與發(fā)送器的CW功率相比時(shí)，等式1中的功率比應再減去6dB(即CW功率與ASK調制后載波譜瓣功率的比值)。

舉個(gè)例子，一個(gè)輻射10mW未調制載波功率的315MHz發(fā)送器經(jīng)過(guò)ASK調制后只輻射5mW功率。在這5mW中，只有2.5m

W存在于載波波瓣中，其余的2.5mW分散在各旁瓣中。所以，當數據速率為8kbps時(shí)(參見(jiàn)式1)，第101個(gè)旁瓣(距離載波頻率404kHz)的功率為：

 

可見(jiàn)旁瓣功率不僅比ASK已調信號的載波波瓣功率小44dB，而且比未調制的CW載波功率小50dB。

FCC對ASK發(fā)送器的要求

發(fā)射帶寬

FCC第15.231(c)節規定，有意發(fā)送的發(fā)射帶寬不能超過(guò)中心頻率的0.25%，其中發(fā)射帶寬由輻射譜中低于已調載波功率20dB的頻點(diǎn)決定。315MHz和433.92MHz是260MHz到470MHz無(wú)執照頻帶中兩種最常用的頻率，與其相對應，最大允許帶寬分別是787.5kHz (