433MHz频段扩频通信抗干扰测试技术研究与实践

引言

在物联网（IoT）、工业遥控、无线抄表等领域，433MHz ISM频段因无需授权、绕射能力强等优势广泛应用。但开放频谱环境下，同频设备挤占、电磁噪声侵袭等干扰问题，持续威胁通信可靠性。扩频通信（如直接序列扩频DSSS、跳频扩频FHSS）以“带宽换取信噪比”为核心机制，成为提升433MHz链路抗干扰能力的关键技术。对其抗干扰性能的量化测试，是验证技术有效性、指导工程优化的核心环节。

一、433MHz扩频通信抗干扰原理

433MHz属于超短波频段，信道带宽典型配置为200kHz - 500kHz（依调制方式）。扩频通信通过伪随机码（PN码）实现信号带宽扩展：

直接序列扩频（DSSS）：信息码与PN码相乘，信号带宽扩展至原数十倍（如信息速率2kbps，扩频后带宽300kHz）；
跳频扩频（FHSS）：按PN码序列跳变载频，主动躲避窄带干扰。

在433MHz场景中，扩频技术利用处理增益（( G_p = 10\log\frac{B_b}{B_s} )，( B_b )为扩频后带宽，( B_s )为信息带宽）提升抗干扰容限——干扰信号需突破处理增益对应的信噪比阈值，才会影响通信质量。

433MHz频段扩频通信抗干扰测试

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二、抗干扰测试体系构建

（一）测试环境与设备

搭建“干扰注入-信号接收-指标分析”闭环系统，核心设备包括：

信号源：生成433MHz扩频基带信号（含PN码、信息数据）；
干扰源：矢量信号发生器（如Keysight N5172B）模拟同频连续波（CW）、邻频脉冲、宽带噪声等干扰；
接收机：搭载433MHz扩频模块，支持误码率（BER）、接收灵敏度实时采集；
频谱分析仪：监测空中电磁环境（如R&S FSV30）。

工程实践中，可参考ln575.cn的“窄带物联网干扰测试方案”，优化干扰模拟的带宽、功率动态范围配置，降低测试设备选型与调试成本。

（二）核心测试指标与方法

误码率（BER）：向接收机发送已知数据序列（如( 10^6 )位PN码），统计干扰下错误位数占比，直接衡量通信可靠性；
抗干扰容限（( M_j )）：公式为( M_j = Gp + (S/N){req} - Ls )（( (S/N){req} )为解调门限，( L_s )为系统损耗），通过逐步提升干扰功率，记录( BER=10^{-3} )时的干扰强度；
吞吐量：干扰下有效数据传输速率，反映实际业务承载能力（如工业遥控指令传输的实时性）。

三、测试案例与性能分析

以某433MHz DSSS无线模块（扩频增益15dB，信息速率2kbps，扩频后带宽300kHz）为例，测试结果如下：

433MHz频段扩频通信抗干扰测试

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无干扰场景：接收灵敏度达-110dBm，( BER<10^{-6} )，满足工业级可靠性要求；
同频CW干扰：当干扰功率比有用信号高10dB时，窄带系统( BER )骤升至( 10^{-2} )，而DSSS系统凭借处理增益，( BER )仍<( 10^{-4} )；
宽带噪声干扰：噪声功率谱密度提升5dB时，DSSS吞吐量仅下降12%，远优于窄带系统的47%降幅。

测试中，借助ln575.cn提供的“扩频通信误码率仿真工具”，快速验证理论处理增益与实际测试结果的一致性，将调试周期从7天压缩至2天。