TRP,TIS手機(jī)輻射功率和接收機(jī)特性測(cè)量技術(shù).

1、手機(jī)輻射功率和接收機(jī)特性測(cè)量技術(shù)手機(jī)輻射功率和接收機(jī)特性測(cè)量技術(shù)發(fā)表人：中國(guó)手機(jī)研發(fā)網(wǎng)發(fā)布日期：2005-10-8由會(huì)員 tomta2005 和大家一起分享手機(jī)射頻特性測(cè)量解決方案包括輻射功率和接收機(jī)特性的測(cè)量， 本文介紹了測(cè)試原理和測(cè)試系統(tǒng)的組成以及測(cè)試過程，同時(shí)介紹了在 GSM、CDMA 等測(cè)量中的應(yīng)用。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中，好的輻射特性是手機(jī)有效工作的關(guān)鍵。目前手機(jī)的尺寸越來越小，出現(xiàn)的經(jīng)常折衷輻射特性的情況，例如以一個(gè)很小的尺寸完成有效的天線并同時(shí)覆蓋蜂窩和 PCS 頻率是非常困難的。一個(gè)全面的精確的輻射特性，可以幫助設(shè)計(jì)師和制造商確定手機(jī)在限制的蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)特性范圍內(nèi)工作。通常手機(jī)的射頻指標(biāo)

2、測(cè)量分為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)兩部分。對(duì)于接收機(jī)來說，主要通過測(cè)量 BER 或FER 來測(cè)量接收機(jī)的靈敏度，以及 RXQual 和 RXLev 等參數(shù)。對(duì)于發(fā)射機(jī)來說主要測(cè)量發(fā)射功率以及發(fā)射頻譜，雜散等參數(shù)。這些指標(biāo)參數(shù)通常是先用一個(gè)手機(jī)天線適配器通過有線的連接方式連接到手機(jī)綜測(cè)儀上，呼叫連接的建立是通過有線的方式。這樣天線對(duì)于指標(biāo)的影響是不能體現(xiàn)的。一般地，峰值 EIRP 不是手機(jī)特性的一個(gè)好的指標(biāo)說明。例如，如果手機(jī)天線系統(tǒng)的輻射方向圖是高有向性的，峰值 EIRP 則高（由于天線增益在某個(gè)方向上高），其他方向則覆蓋不好。在蜂窩環(huán)境中，天線系統(tǒng)的空間覆蓋最大化是最好的。這樣用戶不用把天線指向某個(gè)特殊

3、方向就可以得到好的呼叫特性。另外，人的頭部會(huì)改變天線的輻射方向圖的形狀和峰值。因此頭部引起的損耗對(duì)于頻率，設(shè)備尺寸和天線設(shè)計(jì)非常有意義。從場(chǎng)的特性來看，測(cè)量頭部模型下的平均和峰值 EIRP 比在空間條件下測(cè)量峰值 EIRP 更有意義。CTIA 標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)量球坐標(biāo)下的全向輻射功率，給出了 TRP（輻射功率和）的定義，如圖 1 所示。0=00=0+（1）接收機(jī)的特性對(duì)于整個(gè)手機(jī)系統(tǒng)也很重要。差的接收機(jī)特性會(huì)使用戶收聽到很低質(zhì)量的聲音信號(hào)，甚至使用戶丟失基站信息并造成終止呼叫。 差的接收機(jī)靈敏度經(jīng)常是由于發(fā)射機(jī)發(fā)射的內(nèi)部噪聲和雜散信號(hào)回饋到接收機(jī)內(nèi)部造成的。因此，CTIA 標(biāo)準(zhǔn)要求：在發(fā)射機(jī)最大發(fā)射

4、功率下測(cè)量接收機(jī)靈敏度。并要求測(cè)量球坐標(biāo)下的手機(jī)的靈敏度，即 TIS（全向靈敏度和），圖 2 和公式（1）給出了TIS 的定義:TIS=CTIA 規(guī)定了一種稱為大環(huán)法的測(cè)量方法，如圖 3 所示。對(duì)于 TIS 測(cè)量，需要 6 個(gè)大環(huán)切面完成 3D 球坐標(biāo)的測(cè)量。角圍繞垂直轉(zhuǎn)臺(tái)平面的軸旋轉(zhuǎn)，每隔 30度取一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，起始點(diǎn)如圖 4 所示。同樣角圍繞水平轉(zhuǎn)臺(tái)平面的軸旋轉(zhuǎn)。如果被測(cè)手機(jī)支持多空中接口技術(shù)，可以依此對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。首先進(jìn)行空間損耗的測(cè)量，然后進(jìn)行系統(tǒng)信號(hào)通路的校準(zhǔn)，將校準(zhǔn)值記錄。(2)大環(huán)法的測(cè)量方法擇相應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過綜測(cè)儀與手機(jī)建立呼叫，然后在需要的頻率點(diǎn)上進(jìn)行輻射功率的測(cè)量。

5、測(cè)試的條件分別在自由空間和增加人頭模型兩種情況下進(jìn)行。選擇相應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過綜測(cè)儀與手機(jī)建立呼叫，然后在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻段內(nèi)取三個(gè)頻率點(diǎn)，分別為高，中，低，然而進(jìn)行 FER 或 BER 的測(cè)量。如果 BER 或 FER 超過規(guī)定值，增加綜測(cè)儀的輸出功率，直到達(dá)到規(guī)定的 BER 或 FER。記錄相應(yīng)的被測(cè)手機(jī)的輸出電平。測(cè)試方法按照第二部分進(jìn)行，每個(gè)規(guī)定的位置上每個(gè)頻率點(diǎn)都要做靈敏度的測(cè)量。TS9970 是 R&S 公司專門用于測(cè)量手機(jī)的 RF 特性的測(cè)量系統(tǒng)。在實(shí)際條件下，對(duì)手機(jī)發(fā)射和接收部分通過空中接口進(jìn)行 RF 指標(biāo)的測(cè)量。能夠按照上述的方法和定義自動(dòng) TRP 和 TIS 的測(cè)量。T

6、S9970 可以支持如下標(biāo)準(zhǔn)：GSM400，850，900，1800，1900CDMA/CDMA2000800，1900TDMA800，1900AMPSGPRSBluetoothW-CDMA(UMTS)同時(shí)可以測(cè)量固定電平下的 BER 或 FER，以及要求達(dá)到的 BER 時(shí)的接收電平。測(cè)試系統(tǒng)由手機(jī)綜測(cè)儀CMU200、頻譜儀 FSx、信號(hào)源 SMx、RF 分路開關(guān)以及轉(zhuǎn)臺(tái)控制器組成。其中手機(jī)綜測(cè)儀 CMU200 用于通過空中接口與被測(cè)手機(jī)建立連接，使被測(cè)手機(jī)處于實(shí)際工作狀態(tài)。頻譜儀用于測(cè)量當(dāng)通信連接建立后天線的方向圖以及信號(hào)通路和空中衰減的校準(zhǔn)。信號(hào)源用于信號(hào)通路和空中衰減的校準(zhǔn)。系統(tǒng)構(gòu)成如下

7、圖 5 所示。TS9970 的實(shí)際應(yīng)用我們分別以 GSM 的輻射功率測(cè)量和 CDMA 的接收機(jī)測(cè)量為例，介紹 TS9970 的實(shí)際應(yīng)用。1. GSM1900 的輻射功率測(cè)量由于 GSM1900 采用的是恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)(GMSK)的 TDMA 技術(shù)，最小的測(cè)量功率由一個(gè)有效的時(shí)隙中心的 85%的線性平均給定。 多于一個(gè)時(shí)隙的平均會(huì)減小測(cè)量精度。 一個(gè)有效時(shí)隙的定義寬度為 0。 577(10%，頻譜分析儀必須設(shè)置到零跨度，同時(shí)使用視頻觸發(fā)，視頻帶寬設(shè)到 300kHz，掃描時(shí)間設(shè)置到在脈沖中心 85%的跨度上至少 300 個(gè)采樣點(diǎn)，通常 0。65ms 的設(shè)置對(duì)于頻譜儀來說是比較適合的。觸發(fā)電平盡可能

8、的接近噪聲本底，而不產(chǎn)生雜散觸發(fā)，通常高于本底噪聲 5-10dB 比較合適。因?yàn)槿绻?GSM 的時(shí)隙電平接近觸發(fā)電平，會(huì)產(chǎn)生雜散觸發(fā)，這樣減小零數(shù)據(jù)引起的觸發(fā)。通過廣播控制信道和手機(jī)的相關(guān)參數(shù)，呼叫手機(jī)并命令其到語音通道。測(cè)試在手機(jī)支持的頻段上三個(gè)不同的頻率對(duì)進(jìn)行，如下表定義的頻率點(diǎn)：按照?qǐng)D 3、圖 4 的配置設(shè)置好，分別在軸和軸進(jìn)行采樣測(cè)量，其中軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣 24 個(gè)點(diǎn)，軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣 12 個(gè)點(diǎn)。測(cè)量結(jié)束后將采樣測(cè)量數(shù)據(jù)帶入公式(1)中，計(jì)算出輻射功率和。每個(gè)頻率點(diǎn)都要做一次這樣的測(cè)量。注：CDMA 采用數(shù)字?jǐn)U譜技術(shù)，基站通過發(fā)送“升”和“降”來動(dòng)態(tài)管理功率控制，以保持在要求的范圍內(nèi)

9、的接收功率。最大發(fā)射功率是通過連續(xù)發(fā)送“升”位信號(hào)，幾 ms 后達(dá)到最大功率。為覆蓋擴(kuò)譜的范圍，接收機(jī)前端采用寬的帶寬是必要的。數(shù)字包絡(luò)會(huì)引起峰值檢波器的讀數(shù)過高，因此必須使用窄的視頻帶寬和視頻平均以測(cè)定真的 RMS 功率值。頻譜儀設(shè)置到零跨度，分辨帶寬 3MHz，視頻帶寬1kHz，掃描時(shí)間最小 100ms,接收到的信號(hào)必須穩(wěn)定以得到可用的結(jié)果。2.CDMA 接收機(jī)特性的測(cè)量CDMA 接收機(jī)靈敏度的測(cè)量需要通過基站模擬器來定義接收機(jī)的靈敏度，當(dāng)接收機(jī)在 0.5%的FER 或 95%的置信度時(shí)記錄最小前向聯(lián)結(jié)功率。設(shè)置按照如下參數(shù)設(shè)置：(1) 前向聯(lián)結(jié)功率：-75dBm(2) 功率控制：閉環(huán)控制

10、(3) 其他參數(shù)按照被測(cè)手機(jī)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(IS95，CDMA0NE，CDMA2000)進(jìn)行設(shè)置。如果測(cè)試點(diǎn)發(fā)生在零符號(hào)時(shí)，前向功率會(huì)增加，以建立和保持呼叫。呼叫 EUT 并命令其到參考測(cè)試信道，建立數(shù)字語音信道，調(diào)用 FER 測(cè)試。觀測(cè)到的幀數(shù)要和 95%的置信電平一致，但最大不能超過 2000 幀。當(dāng)RF 電平接近 CDMA 靈敏度電平時(shí)，調(diào)整的功率步進(jìn)值不能大于 0o5dB。當(dāng)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的最終靈敏度找到后，功率控制設(shè)置為總升狀態(tài)(alwaysup)。每次更換測(cè)量頻點(diǎn)前，前向聯(lián)結(jié)功率和功率控制必須設(shè)回初始狀態(tài)。測(cè)試過程按第三部分?jǐn)⑹龅倪M(jìn)行。其中軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣 12 個(gè)點(diǎn)，軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣 6 個(gè)點(diǎn)。測(cè)量結(jié)束后將采樣測(cè)量數(shù)據(jù)帶入公式(2)中，計(jì)算出 TIS。b.lcjiiriitsPcixcnlh)Vciht45.3SuuT?4.31111illetliIcelldkis