FCC和ETSI對ASK調(diào)制/短距離UHF發(fā)送器的要求

概述

針對用于遙控鑰匙(RKE)、家庭自動化、家庭安全系統(tǒng)和其他無線操控設(shè)備的無執(zhí)照發(fā)送器，美國的FCC和歐洲的ETSI都規(guī)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(shè)備的有意發(fā)射和無意或雜散發(fā)射均適用。結(jié)合這些功率限制值并遵循相應的測試規(guī)程，以確定設(shè)備的功率輻射是否符合所制定的規(guī)范。測試儀器設(shè)置和發(fā)送器輻射特性之間的關(guān)系對測試結(jié)果(即通過或不合格)影響很大。

本應用筆記闡述了幅移鍵控(ASK)信號的調(diào)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(jié)果的影響。

ASK調(diào)制譜

可以這樣理解ASK調(diào)制譜，即用一個周期性的方波信號來調(diào)制一個RF載波信號，然后對譜線進行“修正”以說明數(shù)據(jù)流的隨機性。

首先，將周期為2T的方波信號看作是數(shù)據(jù)速率為1/T的1010...不歸零(NRZ)數(shù)據(jù)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，f0由歸一化的載波譜線和處于(1/2T)奇數(shù)倍頻點的譜線組成。每條譜線的功率與載波(零頻率)譜線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(diào)制信號是真實數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的隨機性使得功率譜的譜線修正為半周正弦波。歸一化至載波頻率的功率譜密度數(shù)學表達式是：

每個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(shù)據(jù)速率)調(diào)制時的頻譜?？梢钥吹?，各旁瓣峰值均位于4kHz (即數(shù)據(jù)速率的一半)的奇數(shù)倍頻點處。

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

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

舉個例子，一個輻射10mW未調(diào)制載波功率的315MHz發(fā)送器經(jīng)過ASK調(diào)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(shù)據(jù)速率為8kbps時(參見式1)，第101個旁瓣(距離載波頻率404kHz)的功率為：

 

可見旁瓣功率不僅比ASK已調(diào)信號的載波波瓣功率小44dB，而且比未調(diào)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(jié)規(guī)定，有意發(fā)送的發(fā)射帶寬不能超過中心頻率的0.25%，其中發(fā)射帶寬由輻射譜中低于已調(diào)載波功率20dB的頻點決定。315MHz和433.92MHz是260MHz到470MHz無執(zhí)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 (