测一次，还是每次都测

EIRP 与 ERP：同一份功率，两把尺子

两个量回答的是同一个问题：要在产品辐射最强的方向上产生同样大小的场，参考天线需要多少功率？区别只在于问的是哪一只参考天线。ANSI C63.10-2013 在附录 G——汇总场强、功率、ERP 与 EIRP 之间关系的那一章——把话说得很直白：两者“都定义为馈给天线的功率与天线增益的乘积”，差别在于 ERP 的“天线增益是相对于理想半波偶极子天线表示的，而 EIRP 的天线增益是相对于理想（理论上的）各向同性天线表示的”。式 (G.6) 用一行写出了结果：EIRP = ERP + 2.15 dB。

要报哪一个，取决于销往哪里，也取决于频率。在 FCC 规则下，限值本身常写成场强、或写成带增益上限的传导功率，EIRP 是之后推算出来的；而 U-NII 规则则直接写 e.i.r.p.。ETSI 一开始就把限值写成辐射量，并在 1 GHz 处划了一条干净的界线。EN 300 328 对机箱辐射或一体化天线辐射是这样写的：限值在 1 GHz 以下为 e.r.p.，1 GHz 以上为 e.i.r.p.。同一条界线也决定了替代天线必须如何校准：1 GHz 以下相对于半波偶极子，1 GHz 以上相对于各向同性辐射体。

为什么要测空间，而不是端口

在天线接口上做传导测量，比在暗室里做任何事都更快、更省、更可复现。但对一台有意发射的设备来说，它测的不是该测的那个量，理由有四条，而且都是监管方自己写下的。

• 关键在增益。干扰潜力是功率乘以某个方向上的增益。端口测量必须从别处取得天线增益，而 FCC 提醒：把额定最大增益直接套用，“当应用于远离发射天线被假定为优化的频率范围的杂散发射时，可能得到偏保守的数值”。3 GHz 上的一个杂散并不在乎这只天线原本是为 2.45 GHz 设计的。
• 很多时候根本没有端口。FCC §15.203 促使设计走向永久性连接的天线，今天大多数无线模块的天线就印在板子上。ETSI 给出的办法是测试夹具，而且特意说明夹具只给出相对结果，用于温度与电压变化，不能给出绝对电平。
• 辐射出去的是这一对整体。EN 300 328 把限值施加于“功率电平与预期天线组件的任意组合”。失配、天线所在的接地平面、外面的壳体，都属于产品实际发射出去的一部分。
• 波束赋形让目标会动。有 MIMO 或可控波束时，根本没有单一的增益数值可加。ETSI 要求把产品（含波束赋形状态）摆到对测量天线方向 e.i.r.p. 最大的位置，并把这个位置记录下来。

替代法，一步一步来

这个方法分两个阶段，使它成为绝对测量的是第二个阶段。按 ETSI 的写法，第一阶段测产品：测量天线先置于垂直极化，产品在方位上转满 360° 直到收到最大值，测量天线在规定高度范围内升降直到找到最大值，记下该电平，然后整套在水平极化下再做一遍。在全电波暗室中不做高度扫描；在开阔试验场或半电波暗室中则必须做。

然后把产品取走。替代天线放到它原来的位置，相位中心对准产品原先的体积中心。接上信号发生器，设到所考察的频率，重新做一次高度寻峰，并调节信号发生器“直到得到与被测设备相同的电平”。此时辐射功率就等于信号发生器输出功率，加上替代天线的增益，减去电缆损耗——然后在另一种极化下再做一遍。ANSI C63.10-2013 在第 G.5.3 条式 (G.10) 中给出同样的算式：ERP 或 EIRP = P_SG + G_T − L_C，其中 P_SG 是“使接收功率读数与被测件相同时信号发生器的设定功率”。它还带着一条值得在制定测试方案前先知道的脚注：“某些无线电监管机构不接受用信号（天线）替代技术来测量免许可设备。”

这个方法能一直沿用下来是有道理的：它是一次比较，链路上的大部分因素都会抵消。ETSI 在场地描述中直说——测量天线不需要绝对校准，因为它在同一几何布置下先后接收产品与替代天线。电缆、接收机和暗室本身出现在比较的两边，相减之后就消掉了。抵消不掉的，是替代天线的增益。

这里值得把“哪一只天线”讲清楚，因为这个安排与大多数实验室每天做的发射测试正好相反。在 CISPR 辐射发射测量中，需要校准的是接收天线：正是它的天线系数把接收机读数换算成场强，评审员要看的也是它的证书。而在 EIRP 或 ERP 替代测量中，接收天线完全不承担绝对量的分量——它只要在两个阶段之间保持不变即可——绝对基准移到了发射侧，移到了站在产品原位上的那只替代天线的增益上。这个增益是直接计入结果的，它差多少，结果就差多少；它才是需要一份带日期的校准证书的那个数字。从发射测试转做无线电测试的实验室，常常是：那只已经不需要证书的天线证书无可挑剔，而真正需要证书的天线却什么都没有。表征过的场地保持同样的安排：用来测量路径的那只参考天线是被校准的对象，整个接收侧都被折叠进修正因子里。

ETSI 对这份证书的要求，比多数人想象的要窄。EN 300 328 附录 B.3.3（EN 300 220-1 与 EN 301 893 中措辞相同）写明替代天线“应经过校准”，1 GHz 以下校准相对于半波偶极子、1 GHz 以上相对于各向同性辐射体，并且在计算测量不确定度时应计入该天线的回波损耗。它没有指定任何方法。ETSI 真正指向某种方法的地方，是在它的场地技术报告里：TR 102 273 的参考文献中列有 ANSI C63.5《天线校准》，而它给出的不确定度算例中，替代天线增益的标准不确定度为 0.5 dB，测量天线增益的贡献则为零——同一种不对称，换成了数字。

方法因此是开放的，用一份 CISPR 16-1-6 的校准即可，这也很方便，因为认可的 EMC 天线校准通常就是这一类。在把证书上的数字这样使用之前，有三件事必须对。

• 只要自由空间天线系数。标准场地法（SSM）本来就是为了得到这个量而设计的，值得说清楚它是怎么得到的。测量是在金属接地平面上方、按规定的几何布置进行的——通常是 10 m 间距、发射天线 2 m 高、水平极化、接收天线在规定高度范围内扫描——测得场地衰减后，再按同一几何布置用双射线模型算出理论场地衰减并减掉。地面反射是被算出去的，而不是被测进去的。剩下的才是只属于天线本身的量，也才是可以换算成增益的那个量。
• 换算，以及换算最终落在哪个参考上。对无源天线，G (dBi) = 20·log F_MHz − AF − 29.79；只要天线内部没有有源器件，互易性使得在接收侧做的校准同样适用于发射使用。1 GHz 以下还要再减 2.15 dB，才是 ETSI 要的 dBd 值。这一步方向搞反就是 2.15 dB 的误差，而且是往好看的方向偏。
• 驻波比要与增益一起给。替代时天线是被馈电发射的，不只是被动接收，因此 ETSI 要求计入预算的那个回波损耗必须随证书一起到手。只有一条天线系数曲线，并不能满足那句话。

如果你亲手做过

那你已经知道这套流程的代价在哪里。代价不在思考，而在重复。每一个值得报告的杂散频率，都要先找到最大值，把产品搬出来，把替代天线摆到同一个点上，重新做一次高度寻峰，把信号发生器电平一点点调到读数一致，然后在另一种极化下再来一遍。换频段，天线也要跟着换。今天的无线电产品不会只有几个杂散频率，而是一张清单。把滑块拨到你自己的数字上。

上面的计数没有一处夸大标准：调节信号发生器和重新寻峰是替代程序的第 3、第 4 步，换天线是第 1 步。计数里也没有算上暗室门敞开的那些时间，而定位误差恰恰是从那里钻进来的。

有一点值得说明白，因为它决定了你该填多少。每一个频率都必须在两种极化下搜索，因为报告值取两者中较大的一个，不看就无从知道是哪一个。但替代这一环节只在确实有电平可以匹配的地方才需要做：如果某一种极化下该发射就在本底噪声上，就没有什么可以去配平，而这一观察本身就是只报告另一种极化的理由。所以上面填的不是频率数，而是真正带有值得报告发射的“频率 + 极化”组合数。对大多数无线电产品，这个数更接近频率数的两倍而不是一倍，因为杂散不一定与基波同极化，而实际暗室里的交叉极化鉴别度往往只有 10 dB 到 15 dB——所谓“只有一种极化”，常常是“一种很强，另一种贴着限值”。

那句给出另一条路的话

在同一条款的末尾、六个步骤之后，ETSI 加了一句很容易读过去的话。EN 300 328 与 EN 301 893 写在第 C.4 条，EN 300 220-1 写作第 C.5.3 条的注，措辞几乎一致：对于测量天线布置固定、被测设备摆放可复现的测试场地，可以改用经验证的场地校准所得的修正值。

整条替代路线就在这一句话里：把从产品所在位置到接收机的这段路径表征出来——用一只已知天线，每个频段做一次——之后只要读电平，再加上这个因子。EN 300 220-1 在接收机一侧的措辞里甚至把理由写了出来：一次校准测量可以用于多项测试。

ANSI C63.10-2013 有一条相关但性质不同的规定，两者不能混为一谈。它的第 G.5.2 条标题是“由在辐射测试配置下测得的 EUT 功率直接计算 [即不使用信号（天线）替代技术]”，给出 EIRP = P_R + L_P，其中 P_R 是经测量天线增益、电缆损耗、衰减与放大修正后的接收电平，L_P 则是理论自由空间路径损耗，20·log F + 20·log d − 27.5。这条路线是用一段计算出来的路径换掉替代环节。ETSI 那句话走得更远：它允许你使用在自己暗室里实测并经验证的那段路径——那段路径里带着你真实拥有的反射、吸波材料和电缆。

为什么它在技术上站得住

替代环节并不神秘。它只测一件事：在该频率、该极化、该几何布置下，从产品所在位置到接收机输入端的损耗。这段路径是暗室、天线与几何布置的属性，而不是产品的属性。产品在场时测它，和把一只已知天线放在产品位置上测它，得到的是同一个数，因为两者之间路径里没有任何东西发生变化。这与天线系数或场地衰减可以测一次、之后一直使用是同一个道理，而毫米波领域早就是这样做的：3GPP 的空口测试场用静区中的参考天线确定整条路径的综合损耗，然后按极化、按信号通道加到每一次测得的功率上。表征过的场地，就是把替代法的两个阶段在时间上解耦。

其中的代数短到可以手算。把从产品位置到接收机输入端的整段路径记为 F，单位 dB：扩散损耗、暗室、测量天线增益、电缆，以及中间任何衰减器或前置放大器，全都算在内。先校准一次：把一只参考天线放在产品将要站的位置，用已知电平馈电。这只天线发出的 EIRP 是已知的，而接收机告诉你到达端有多少：

EIRP_ref = P_gen + G_ref − L_C   →   F = EIRP_ref − P_ref

此后，站在那个位置上的任何东西，只需要做一次加法：

EIRP_EUT = P_EUT + F

把第一式代入第二式，等价关系就看得见了：EIRP_EUT = P_EUT − P_ref + P_gen + G_ref − L_C。替代法正是其中的特例——把信号发生器电平上下调到 P_ref = P_EUT，于是第一个差值按构造就是零，剩下的恰好是式 (G.10)：EIRP = P_SG + G_T − L_C。表征过的场地没有改动算式，它只是用数字而不是用信号源旋钮来完成那次相减，而且只做一次，而不是每个频率做一次。唯一的假设是两次 F 相同——而 ETSI 那句话里的那些条件，正是为此而设。

两条路线得到同一个数

举一个算例：2.45 GHz，垂直极化，全电波暗室，3 m 距离。

两条路线连小数点后一位都一致，因为它们本来就是同一个式子。而 44.8 dB 也不是凭空编出来的数字：按 ANSI C63.10 的表达式，2.45 GHz 在 3 m 上的理论自由空间损耗是 49.8 dB，再算上一只 7 dBi 的测量天线和 2 dB 接收电缆，整段路径正好落在 44.8 dB。实测出来的因子比这个计算多出来的，是公式无从知道的那些东西——暗室自身的贡献、天线在那个确切频率上的真实增益，以及当天布线的真实状态。这点差别，正是 ETSI 要的是经验证的场地校准、而不是一张电子表格的原因。

那句话里的条件，正是维持上述结论成立的前提，它们不是装饰。

• 测量天线布置固定。只有在产生这段路径的几何布置保持不变时，它才可以重复使用：同一只天线、同一距离、同一高度范围、同样的电缆。
• 被测设备摆放可复现。修正因子属于空间中的一个点，而这个点并不是随便选的：标准把几何布置定死了——支架、产品所处的高度、测量距离，以及测量天线扫描的高度范围。无论走哪条路线，每一家实验室都必须按这个要求摆放产品；人工替代法与表征过的暗室承担的是完全相同的义务。区别只在于这个位置是相对于什么去复现。在替代法里，它相对的是几分钟前、同一次测试中的那次更换。在表征过的场地上，它相对的是几周甚至几个月前的一次校准，因此转台上的标记、支架本身和写下来的布置说明，都必须在这段时间里保持有效。

这里有一项需要如实说明的取舍。在替代法中，测量天线不需要绝对校准，因为它会抵消。把替代环节拿掉，这种抵消也就随之消失：路径校准变成了承重的那一项，它的不确定度从此进入每一个结果。这是要求把这次校准做扎实、并在暗室发生变化后重做的理由，而不是反对这个方法的理由——不确定度预算只是从测试台搬到了校准记录里，而在那里它是可以被审查的。

有两件事是表征过的场地不能省掉的。第一件是最大值搜索。它属于方法的第一阶段，是在产品本身上完成的，在替代天线被推进来之前就已经做完：转台照样要转满 360°，两种极化照样都要测，在开阔试验场或半电波暗室里天线塔照样要做高度扫描。人工替代法与表征过的暗室都从这里开始，谁也免不了——表征过的场地替掉的是第二阶段，也就是随后的换天线与调信号源。第二件是：场地验证不等于场地校准。CISPR 16-1-4 的验证告诉你这间暗室适合用来测量，它并不给出逐频率的路径因子。两者在记录里并存，而且各自都带着日期。

记录里要核对什么

两条路线哪一条更合适，只有实验室自己能决定，而且这个选择值得一直留着。今天做了表征的暗室，明天仍可能因为某个认证体系或某个监管机构的要求而必须用替代法——上面那条 ANSI 脚注就是提醒，确实有机构不接受替代技术——而今天在做替代法的实验室，明年也可能把暗室表征起来。唯一不该替你做这个决定的，是软件。Nexio BAT-EMC 的无线电测量模块把两条路线都做了进去：一次测试可以基于已存的暗室校准来跑，也可以走完整的天线替代法，或者用其中一条去验证另一条。无论走哪条，流程本身都是自动的——扫描、每个杂散的自动判别与复测、转台与天线塔、把信号发生器电平上下调到接收机读数一致，以及随后的换算。自动化减不掉的，是替代路线上暗室里面发生的事：产品仍然要搬出来，替代天线仍然要放进它的位置，换频段时替代天线仍然要换。这些正是让暗室门一直开着的步骤，也正是上面计数器所计的那些。

无线电测试软件Nexio BAT-EMC 无线电测量模块 把用于 EIRP 的暗室校准直接集成进来，已存的修正因子会自动加到每一个读数上，不必换天线、也不必调信号源。杂散扫描带自动判别与复测，需要走替代法时也能完成天线替代测量，并在过程中驱动天线塔与转台。报告按你自己的格式输出。