4. 测试环境搭建与校准
无线一致性测试的第一步不是“测”，而是“搭”。如果测试环境本身存在泄漏、反射或路径损耗未校准，后续所有测量结果都不可信。本章围绕暗室、屏蔽箱、频谱仪、矢量信号源、功率计和衰减器六类核心对象，说明选型依据、连接拓扑、路径损耗校准流程以及不确定度评估方法。
一、环境选型：暗室与屏蔽箱的分工
暗室（Anechoic Chamber）与屏蔽箱（Shield Box）解决的是两类不同问题。暗室的核心指标是屏蔽效能与反射抑制：前者防止外部信号进入，后者通过吸波材料降低内部反射，使测试区域接近自由空间。屏蔽箱则主要解决屏蔽效能，体积小、成本低，但内部反射明显，适合传导测试或对反射不敏感的辐射杂散预筛。
选型时关注三个参数：屏蔽效能（典型要求 ≥80 dB，覆盖 30 MHz～6 GHz）、静区尺寸（决定被测件与天线的最小距离）、以及归一化场地衰减（NSA）偏差（CISPR 16-1-4 要求 ±4 dB 以内）。对于 Silicon Labs 的 2.4 GHz 与 Sub-GHz 产品，若做辐射发射或辐射抗扰度，应优先选择带吸波尖劈的暗室；若仅做传导发射或功率测量，屏蔽箱即可满足。
二、仪器选型与关键参数
频谱仪：关注频率范围、分辨率带宽（RBW）、显示平均噪声电平（DANL）和前置放大器。测量 ETSI EN 300 328 的杂散时，DANL 应低于限值至少 10 dB，通常要求 DANL ≤ -150 dBm/Hz（带前置放大器）。
矢量信号源：用于产生标准调制信号，需支持所需调制方式（如 GFSK、OQPSK、OFDM），并具备足够的输出功率范围与相位噪声指标。相位噪声直接影响 EVM 测量，典型要求 ≤ -110 dBc/Hz @ 100 kHz 偏移。
功率计：用于路径损耗校准与功率验证，需覆盖被测频段，功率探头应支持峰值与平均功率测量。常见选择是 USB 功率探头，如 E9300 系列或等效产品。
衰减器：用于保护仪器输入、调节信号电平。选型关注衰减值（如 20 dB、30 dB）、功率容量和频率范围。建议使用固定衰减器而非可调衰减器，以减少不确定度来源。
三、连接拓扑与路径损耗校准
典型辐射测试连接拓扑为：矢量信号源 → 衰减器 → 发射天线 → 暗室空间 → 接收天线 → 衰减器 → 频谱仪/功率计。传导测试则用电缆直接连接，但需注意电缆损耗。
路径损耗校准的目的是确定从信号源输出到接收端之间的总损耗，使测量结果可追溯到已知参考面。校准步骤如下：
- 将功率计探头直接连接到信号源输出端（经短电缆），记录输出功率 P_ref。
- 将信号源经衰减器、发射天线、暗室空间、接收天线、衰减器连接到功率计，记录接收功率 P_meas。
- 路径损耗 L_path = P_ref - P_meas（dB）。
- 在多个频点重复上述步骤，绘制频率-损耗曲线，作为后续测试的修正依据。
示例：在 2.4 GHz 频点，信号源输出 0 dBm，经 20 dB 衰减器后发射，接收端经 20 dB 衰减器后功率计读数为 -45 dBm，则路径损耗为 0 - (-45) = 45 dB。该值需扣除两侧衰减器共 40 dB，实际空间与电缆损耗为 5 dB。注意：衰减器衰减值应作为已知量从总损耗中扣除，否则会重复计算。
四、不确定度评估
不确定度评估遵循 GUM（测量不确定度表示指南）方法，分为 A 类（统计）和 B 类（非统计）。主要来源包括：
- 功率计校准不确定度（典型 ±0.2 dB）
- 衰减器衰减值不确定度（典型 ±0.3 dB）
- 电缆损耗不确定度（典型 ±0.2 dB）
- 天线增益不确定度（典型 ±0.5 dB）
- 暗室反射引起的空间不均匀性（典型 ±1.0 dB）
- 重复性测量（A 类，通过多次测量标准差获得）
合成标准不确定度 u_c 为各分量平方和开根号。若各分量独立，扩展不确定度 U = k·u_c，k=2 对应约 95% 置信水平。例如上述分量合成后 u_c ≈ 1.3 dB，则 U ≈ 2.6 dB。这意味着测量结果应表示为“测量值 ± 2.6 dB”。
五、连接与校准的实操要点
实际搭建时，建议按以下顺序操作：先连接传导路径，用功率计验证信号源输出与衰减器衰减值是否与标称一致；再接入天线，进行空间路径损耗校准；最后接入频谱仪，设置合适的 RBW、参考电平和检波方式。频谱仪输入前必须确认衰减器已接入，避免过载损坏。
对于 Sub-GHz 频段（如 868 MHz、915 MHz），电缆损耗和天线增益随频率变化更明显，建议每 50 MHz 取一个校准点。对于 2.4 GHz 频段，可每 100 MHz 取一个点。校准数据应记录在表格中，包含频率、P_ref、P_meas、衰减器总值、路径损耗和备注。
完成上述校准后，将路径损耗值写入测试配置，后续所有辐射测量结果均需加上该修正值。若更换天线、电缆或暗室布局，必须重新校准。不确定度评估应随测试报告一并给出，使结果具备可追溯性和可比性。