射頻測試和測量_for 3G

1、 RF TEST SOLUTIONS至：中國電信北京研究院3G蜂窩基站中的射頻測試和測量上海創(chuàng)電子設(shè)備有限公司二四年十一月二十三日適用于適用于 3G 移動基站移動基站 RF Test Solutions for WCDMA電話 傳真：021- 64326777；技術(shù)支持：2前言 本文內(nèi)容及創(chuàng)遠(yuǎn)公司簡介測試項目介紹 WCDMA 基站的天饋系統(tǒng)測量WCDMA 基站的射頻功率和匹配測量WCDMA 基站模擬發(fā)射系統(tǒng)WCDMA 負(fù)載模擬器WCDMA 基站的頻譜和雜散測量WCDMA 基站衰落模擬系統(tǒng)WCDMA 衰落模擬系統(tǒng)（點(diǎn)對點(diǎn)）射頻測試和測量附件一、概述在本文中，概括的討論

2、了適用于 WCDMA 蜂窩基站的射頻測試和測量問題，目的是為用戶在選型時提供參考依據(jù)。在推薦的測試方案中，是基于移動通信運(yùn)營商和 ETSI TS 25.141 3GPP 測試標(biāo)準(zhǔn)的角度進(jìn)行考慮的。涉及的射頻測試項目包括：基站的天饋系統(tǒng)測量發(fā)射系統(tǒng)射頻輸出功率和匹配的在線測量基站模擬發(fā)射系統(tǒng)WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)呼吸效應(yīng)模擬裝置實(shí)驗室應(yīng)用的基站衰落模擬系統(tǒng)基站的頻譜和雜散測量其它的射頻測試和測量附件二、上海創(chuàng)遠(yuǎn)電子設(shè)備有限公司簡介創(chuàng)遠(yuǎn)公司（）是一家具備二次開發(fā)能力的，提供射頻測試和測量解決方案和設(shè)備的集成商。在和 3G 有關(guān)的射頻測試項目中，我們已經(jīng)完成的方案和產(chǎn)品有：為東方通信和華為提供的具有

3、 10MHz 視頻帶寬的通過式功率計Bird 5012為各運(yùn)營商和制造商提供的移動基站天線和電纜分析儀SA為 Alcatel，UT，Siemens 等提供的 WCDMA 模擬發(fā)射系統(tǒng)為 Alcatel 和 Motorola 提供的 WCDMA 負(fù)載模擬器，以滿足信產(chǎn)部的測試要求為 Alcatel 提供實(shí)驗室應(yīng)用的衰落模擬系統(tǒng)為超過半數(shù)的省級無線電監(jiān)測站提供射頻測試產(chǎn)品的集成為泰爾實(shí)驗室提供部分射頻測試附件 RF Test Solutions for WCDMA電話 傳真：021- 64326777；技術(shù)支持：4三、測試項目介紹在以下的章節(jié)中，對 WCDMA 涉及的射

4、頻測試方法進(jìn)行了簡要描述。如需要更為詳細(xì)的介紹，也可以提供相應(yīng)的產(chǎn)品和應(yīng)用說明。WCDMA 基站的天饋系統(tǒng)測量采用 BIRD SA 系列（如 SA4000）天線和電纜分析儀，可以解決從發(fā)射機(jī)的射頻輸出口到天線的以下指標(biāo)測量：從發(fā)射機(jī)輸出向天線方向的 WCDMA 全頻段（1920-2170MHz）VSWR；從發(fā)射機(jī)輸出端到天線任意物理位置的 VSWR 值，這項測試的意義在于準(zhǔn)確定位饋線的故障點(diǎn)。圖一、采用 SA4000 進(jìn)行 WCDMA 基站的天饋系統(tǒng)測量可能的可能的故障點(diǎn)故障點(diǎn)可能的可能的故障點(diǎn)故障點(diǎn)可能的可能的故障點(diǎn)故障點(diǎn)可能的可能的故障點(diǎn)故障點(diǎn)RF Test Solutions for W

5、CDMATranscom International Ltd5圖二、由 SA4000 觀測到的掃頻 VSWR 值11.001.011.021.031.041.051.061.071.081.091.100102030405060708090100Site-213, Gamma, Rx-130-Jul-1998 09:27a (238 points)M1:(100.30,1.06)VSWRDistance (feet)圖三、由 SA4000 觀測到的故障點(diǎn)定位圖參考文件：創(chuàng)遠(yuǎn)公司：無線系統(tǒng)性能優(yōu)化的關(guān)鍵天饋線的現(xiàn)場測試BIRD 公司：SA Datasheet創(chuàng)遠(yuǎn)公司：SA Presentatio

6、n Training RF Test Solutions for WCDMA電話 傳真：021- 64326777；技術(shù)支持：6WCDMA 基站的射頻功率和匹配測量和 GSM 不同，WCDMA 的調(diào)制帶寬達(dá)到了 5MHz，而其信號包絡(luò)的峰均功率比達(dá)到 10-12dB。從這些新的特點(diǎn)我們可以得出結(jié)論，除了要準(zhǔn)確測量發(fā)射機(jī)在工作狀態(tài)下和天饋系統(tǒng)的匹配以外，還要對射頻功率本身進(jìn)行分析：如圖四所示，通過式功率計可以串入在發(fā)射系統(tǒng)中真實(shí)反映發(fā)射機(jī)的輸出及其和天饋系統(tǒng)的匹配情況，這是終端式功率計所無法實(shí)現(xiàn)的。 被測發(fā)射機(jī) 通過式 功率計 負(fù)載或 天線 短的插入電長度對傳播特性的

7、影響極小 圖四、通過式功率計適合現(xiàn)場應(yīng)用新型的通過式功率計可以測量射頻信號的平均功率、峰值功率、突發(fā)功率、峰值因子（峰均功率比）和 CCDF 值。對于運(yùn)營商來說，除了平均功率和峰值功率以外，峰值因子的測量尤為重要，其意義在于可以觀測 WCDMA 信號經(jīng)過發(fā)射機(jī)中的放大器以后，是否會對 WCDMA 信號產(chǎn)生鉗位，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號的誤碼。參考文件：創(chuàng)遠(yuǎn)公司：BIRD 5012 射頻通過式功率計的應(yīng)用BIRD 公司：5012 Datasheet英文版創(chuàng)遠(yuǎn)公司：5012 Datasheet中文版創(chuàng)遠(yuǎn)公司：5012 Presentation Training創(chuàng)遠(yuǎn)公司：用 5012 測量 WCDMA 功率

8、放大器RF Test Solutions for WCDMATranscom International Ltd7WCDMA 基站模擬發(fā)射系統(tǒng)在 WCDMA 基站的建設(shè)中，在采用規(guī)劃軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計后，往往還需要一個模擬的發(fā)射系統(tǒng)來進(jìn)行傳播模型的校正。和 GSM 系統(tǒng)不同的是，WCDMA 的 5MHz 調(diào)制帶寬的信號在經(jīng)過多徑傳播后會產(chǎn)生時延擴(kuò)展效應(yīng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率的增加。所以我們建議采用寬帶的發(fā)射機(jī)來進(jìn)行模擬。一種做法就是采用一個標(biāo)準(zhǔn)的矢量信號信號發(fā)生器（如 Agilent 的ESG 系列） ，這種信號源完全可以滿足 ETSI TS 25.141 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)，在后級再加上一個射頻功率

9、放大器就可以模擬一個 WCDMA 的基站了。而接收機(jī)則可以采用 Agilent 的 E6474A。采用創(chuàng)遠(yuǎn)的另外一個產(chǎn)品“WCDMA 負(fù)載模擬器”配合 E6474A，則可以模擬 WCDMA 的小區(qū)呼吸效應(yīng)，見下節(jié)。參考文件：創(chuàng)遠(yuǎn)公司：用于 WCDMA 傳播模型校正的模擬發(fā)射機(jī)創(chuàng)遠(yuǎn)公司：射頻功率放大器 DatasheetWCDMA 負(fù)載模擬器在 WCDMA 系統(tǒng)中，由于“呼吸效應(yīng)”的存在，隨著移動臺數(shù)量的變化，其下行的覆蓋半徑也會隨之變化。配合 Agilent 的 E6474A，創(chuàng)遠(yuǎn)公司提供的 LS 系列負(fù)載模擬器為模擬這種變化提供了一種手段。LS 系列負(fù)載模擬器可以在上行方向提供 3dB 的衰

10、減來模擬用戶增加 50%時的下行變化，同時也提供了0-10dB 的衰減范圍來模擬更多的變化。參考文件：創(chuàng)遠(yuǎn)公司：Datasheet_WCDMA Load Simulator創(chuàng)遠(yuǎn)公司和 Alcatel 公司：WCDMA 負(fù)載模擬器測試報告 RF Test Solutions for WCDMA電話 傳真：021- 64326777；技術(shù)支持：8WCDMA 衰落模擬系統(tǒng)WCDMA 衰落模擬系統(tǒng)又稱為“Radio Rack”或者“Communication Fading Simulator” ，是一種客戶化的射頻測量系統(tǒng)。用于在實(shí)驗室模擬無線電信號的衰落情況，見圖五： 2

11、 Way 2 Way 2 Way 2 Way 4 Way 2 Way 2 Way 2 Way 2 Way 4 Way 2 Way 8 Way From / To BTS To / From Mibile 圖五、WCDMA 衰落模擬系統(tǒng)WCDMA 衰落模擬系統(tǒng)（點(diǎn)對點(diǎn)）采用圖六的測量系統(tǒng)可以模擬點(diǎn)對點(diǎn)收發(fā)系統(tǒng)的衰落。RF Test Solutions for WCDMATranscom International Ltd9 Transmitter Receiver Attenuator Attenuator 圖六、點(diǎn)對點(diǎn)衰落模擬系統(tǒng)WCDMA 基站的頻譜和雜散測量在無線電監(jiān)測條例和 ETSI T

12、S 25.141 3GPP 測試標(biāo)準(zhǔn)中，都規(guī)定了需要在 9kHz12.72GHz 的范圍內(nèi)測量基站產(chǎn)生的雜散。在這項測試中，有二個需要注意的問題：射頻取樣點(diǎn)的選擇為了測到真實(shí)的雜散，頻譜測量的取樣點(diǎn)應(yīng)該在主饋線上；這需要采用寬帶的衰減器和寬帶的定向耦合器來實(shí)現(xiàn)；為了完成-98dBm 雜散值的測量，需要用到帶阻濾波器和低噪聲放大器配合 Agilent 的 PSA 頻譜分析儀（如 E4440A）來完成測量。 RF Test Solutions for WCDMA電話 傳真：021- 64326777；技術(shù)支持：10圖七、WCDMA 基站的雜散測量用于 WCDMA 基站的

13、射頻測量附件序號序號數(shù)量數(shù)量型號型號描述描述單價單價金額金額一、測試電纜部分1.012RTK161-03-03-1000微波穩(wěn)相測試電纜,DC-18GHz,Nm-Nm,1米1.021RTK161-01-03-1000微波穩(wěn)相測試電纜,DC-18GHz,SMAm-Nm,1米1.031RTK161-01-01-1000微波穩(wěn)相測試電纜,DC-18GHz,SMAm-SMAm,1米1.042RG214-03-03-1000低損耗測試電纜,DC-3GHz,Nm-Nm,1米1.051RG223-03-03-1000通用測試電纜,DC-3GHz,Nm-Nm,1米1.061RG223-01-03-1000通用

14、測試電纜,DC-3GHz,SMAm-Nm,1米1.071RG223-01-01-1000通用測試電纜,DC-3GHz,SMAm-SMAm,1米載頻：載頻：+23dBm雜散：雜散：-118dBm載頻：載頻：-22dBm雜散：雜散：-119dBm載頻：載頻：-2dBm雜散：雜散：-99dBm載頻：載頻：+43dBm雜散：雜散：-98dBm Coupler(-20dB) Notch Filter(-45dB) Agilent E4440A (-105dBm100kHz) BTS 3dB Atten. LNA(+23dB) 載頻：載頻：-25dBm雜散：雜散：-122dBmRF Test Soluti

15、ons for WCDMATranscom International Ltd11備注:1.RTK161是為了測量12.75GHz的雜散而配置，其外徑為5.33mm，損耗約1.3dB/m18GHz；2.RG214是低損耗電纜，用于功率和天饋系統(tǒng)測量；3.RG223則是通用的測試電纜。二、射頻轉(zhuǎn)接器部分2.11RFA-2008S精密射頻轉(zhuǎn)接器套件,N-SMA,N-N,SMA-SMA,共八件, 18GHz,不銹鋼2.21RFA-6006精密射頻轉(zhuǎn)接器套件,N-3.5mm, 3.5mm-3.5mm,共六件, 18GHz,不銹鋼2.31RFA-4004蜂窩基站應(yīng)用的射頻轉(zhuǎn)接器套件,N-DIN7/16,

16、共四件, 7.5GHz備注:1.DIN7/16，N和SMA是蜂窩系統(tǒng)中常用到射頻接口；2.3.5mm則是配合Agilent的PSA頻譜分析儀等而配置。三、固定衰減器部分3.11AF-06-18-5-N固定衰減器套件,18GHz,5W,1,3,6,10,20,30dB,共六件,N(m-f)3.21AF-06-18-2-A固定衰減器套件,18GHz,2W,1,3,6,10,20,30dB,共六件,SMA(m-f)3.3130A-5018-34固定衰減器, 18N50W-30,18GHz,50W,30dB,N(m-f)四、可調(diào)衰減器部分4.11AC-18-2-99-A手動步進(jìn)衰減器, DC-18GH

17、z, 2W, 0-99dB, 1dB/10dB步進(jìn)4.21AC-03-1-80-N手動步進(jìn)衰減器, DC-3GHz, 1W, 0-80dB, 1dB/10dB步進(jìn)五、隔離器和環(huán)流器5.1CI-21002170-100-N環(huán)流器,2100-2170MHz,100W,N5.2CI-19202170-100-N環(huán)流器,1920-2170MHz,100W,N5.3IS-21002170-100-N隔離器,2100-2170MHz,100W,N54IS-1922170-100-N隔離器,1920-2170MHz,100W,N RF Test Solutions for WCDMA電話 傳真：021- 64326777；技術(shù)支持：12備注：1.隔離器在測量中往往用來提高信號源的輸出純度；2.環(huán)流器可以搭建成一個雙工回路用于收發(fā)信機(jī)的衰落模擬實(shí)驗。六、定向耦合器6.11DCM-0825-20-N定向耦合器器, 824-2500MHz, 50W, 20dB, N6.211850定向耦合器器, 0.5-18Hz, 50W, 20dB, N備注：用于信號取樣。七、功率分配器部分7.11PD-0825-N二路功率分配/合成器器, 0.8-2.5GHz, 30W, N7.21PS2-20-450