終端進網(wǎng)測試項目

移動通信終端天線性能

測試、整改及設計電磁兼容實驗室周鎰

內容簡介OTA測試簡介入網(wǎng)測試項目調整情況TIRS測試天線整改天線設計OTA測試介紹數(shù)字通信技術飛速發(fā)展；無線通信技術的成功，必須要有一個可接受的，穩(wěn)定的通信性能做支撐；無線通信設備的物理層射頻性能對于其性能至關重要。設備依靠物理層的射頻性能來保持與其它設備的“通話”如果處于無線通信兩端的任何一個設備不能夠聽到對方的“通話”的話，通話就會中斷；OTA測試介紹移動臺輻射性能－體積日益變?。椛湫阅苷壑蟹逯涤行蜉椛涔β?EffectiveIsotropicRadiatedPower，EIRP)不能很好體現(xiàn)移動臺的空中性能，在某個方向上最大值與輻射性能相比，接收性能同樣重要話音質量差，中斷通話接收機的帶內噪聲或發(fā)射機的雜散信號干擾接收機OTA測試介紹實際應用中，操作者對移動臺輻射性能影響網(wǎng)絡運營商需要制造OTA性能以優(yōu)化網(wǎng)絡制造商需要知道OTA性能以確定產(chǎn)品實際性能需要測量三維空間輻射性能OTA測試介紹OTA－OverTheAir（空中性能測試），與傳導測試向對應,空間三維測量,從射頻輻射功率和接收機性能兩方面考慮：TIRP－TotalIsotropicRadiatedPower總輻射功率TIRS－TotalIsotropicRadiatedSensitivity總全向靈敏度OTA測試介紹指標衡量了與基站之間的實際連接情況。基于空中接口的測試，模擬真實使用狀態(tài)。采用三維測量，評估盲點和功率分布?？紤]使用者對EUT的影響?？紤]了人頭模型以及人頭+人手模型下的測試。OTA測試的重要意義天線性能是終端整機質量的重要標志；自2010年始,國內外發(fā)生了多次”天線門”事件,使得消費者對于終端天線性能的關注達到了前所未有的高度,我國CCSA標準領先全球推出了人手模型下的測試方法及限值要求;中國處于3G建設的前期,終端天線性能的提升將大大降低運營商的布網(wǎng)成本,據(jù)中國移動統(tǒng)計,在入網(wǎng)實施TD-SCDMA的強制性測試后,隨著終端天線性能的提升,其布網(wǎng)成本節(jié)省了約24%.據(jù)中國移動的實際應用數(shù)據(jù)分析,天線性能提升3dB,會將終端的掉話率由標準的50次提升到30次,網(wǎng)絡邊緣的數(shù)據(jù)下載速率提升超過50%,將顯著的提升用戶的使用體驗,減少用戶的投訴.OTA當前入網(wǎng)測試要求自2008年8月1日起，移動終端入網(wǎng)需進行天線性能(OTA)部分的總輻射功率測試；為了適當降低企業(yè)的技術研發(fā)難度,以上總輻射功率僅要求在自由空間下進行測試,且結果為參考項；2010年8月1日開始,TD-SCDA終端的天線性能開始強制性測試,包括總輻射功率測試和總全向靈敏度測試,TD-SCDMA的測試要求在模擬人頭旁邊進行測試,且為判定項。OTA新入網(wǎng)測試要求所有移動終端入網(wǎng)均需進行完整天線性能(OTA)部分的測試,包括總輻射功率測試和總全向靈敏度測試；以上測試對于語音終端不僅要求在模擬人頭旁邊進行測試，還要求在模擬人頭+人手旁邊進行測試；以上測試均為判定項，過渡期半年。

測試項目變化情況設備類型制式測試項目變化前測試項目變化后移動終端設備GSMTIRP自由空間TIRP人頭旁，人頭人手旁TIRS人頭旁CDMATIRP自由空間TIRP人頭旁，人頭人手旁TIRS人頭旁WCDMATIRP自由空間TIRP人頭旁，人頭人手旁TIRS人頭旁TD-SCDMATIRP人頭旁TIRS人頭旁TIRP人頭旁，人頭人手旁TIRS人頭旁CDMA1xTIRP自由空間TIRP人頭旁，人頭人手旁TIRS人頭旁cdma2000EVDOTIRP自由空間TIRP自由空間TIRS自由空間OTA測試依據(jù)標準及標準變更情況原標準YD/T1484-2006《移動臺空間射頻輻射功率和接收機性能測量方法》，變更為YD/T1484-2011《移動臺空間射頻輻射功率和接收機性能測量方法；增加了筆記本配置時的測試要求增加了人手模型相關測試要求YD/T1977-2009《2GHzTD-SCDMA移動臺空間射頻輻射功率和接收機性能測量方法》YD/T1978-2009《2GHzWCDMA移動臺空間射頻輻射功率和接收機性能測量方法》TIRS測試在每一個測量點，為了達到一定的誤碼率（誤幀率）而所需要的最小前向鏈路功率TIRS－總全向靈敏度EIS---等效全向靈敏度TIRS測試FiberOpticsforMAPSsystemTransmitAntenna

GPIB-BusUniversalRadioCommunicationTester

RelaySwitchUnitMAPSControllerCommunicationRXAntennaonceilingCommunicationRXAntennaonMAPSMobilePhoneCommunicationReturnPathMeasurementSignalPathTIRS測試GSM900FSTISDCS1800FSTIS限值要求(總輻射功率TIRP)

頻段測試狀態(tài)限值要求GSM900人頭模型≧18.5dBm人頭+人手模型翻蓋機比人頭模型下測試結果惡化﹤6dB；其它機型﹤8dBGSM1800人頭模型≧19dBm人頭+人手模型翻蓋機比人頭模型下測試結果惡化﹤4dB；其它機型﹤6dBCDMA1X人頭模型≧13dBm人頭+人手模型翻蓋機比人頭模型下測試結果惡化﹤6dB；其它機型﹤8dB限值要求(總輻射功率TIRP)

頻段測試狀態(tài)限值要求TD-SCDMA人頭模型≧13dBm人頭+人手模型翻蓋機比人頭模型下測試結果惡化﹤4dB；其它機型﹤6dBWCDMA人頭模型≧14dBm人頭+人手模型翻蓋機比人頭模型下測試結果惡化﹤4dB；其它機型﹤6dBcdma2000EVDO自由空間≧18dBm限值要求(總全向靈敏度TIRS)

頻段測試狀態(tài)限值要求CDMA1X人頭模型≤-96dBmGSM900人頭模型≤-94dBmGSM1800人頭模型≤-96.5dBmTD-SCDMA人頭模型≤-100dBmWCDMA人頭模型≤-100dBmcdma2000EVDO自由空間≤-100dBm天線整改著手的方面：天線的位置和方位;屏蔽阻抗匹配頻帶寬度地平面被測設備的軟件設置天線位置和方位要考慮天線周邊任何金屬物質都會對天線的輻射特性產(chǎn)生影響，應盡量遠離;同樣盡量遠離人體；－尤其是人頭附近還需要考慮的問題：對于傳導接收靈敏已經(jīng)滿足要求（或非常優(yōu)秀）但整機接收靈敏度差的情況，特別是PIFA天線，其輻射體的面積和形式還是對輻射接收靈敏度有一定的影響，可以在天線方面做改進。主板設計方面。天線的空間輻射被主板部分吸收后產(chǎn)生一定的射頻噪聲，導致接收靈敏度降低。因此，解決問題應從主板的布線、布板入手，按通用要求分析或試驗實測，找出問題后修版。整機雜散問題原因在于天線的空間輻射被主板的金屬元件（包括機殼上天線附近的金屬成分裝飾件）耦合吸收后產(chǎn)生一定量的二次輻射，頻率與金屬件的尺寸關聯(lián)。因此要求此類元件有良好的接地，消除或降低二次輻射。整機雜散問題還與天線與RF模塊之間的諧振匹配電路有關，如果諧振匹配電路的穩(wěn)定性不好，很容易激發(fā)產(chǎn)生高次諧波的干擾。由于手機內置天線對其附近的介質比較敏感，因此，外殼的設計和天線性能有密切關系。外殼的表面噴涂材料不能含有金屬成分，殼體靠近天線的周圍不要設計任何金屬裝飾件或電鍍件。若有需要，應采用非金屬工藝實現(xiàn)。機殼內側的導電噴涂，應止于距天線20mm處；電池（含電連接座）與天線的距離應設計在5mm以上主流PIFA天線的規(guī)律PCB的屏蔽一定要做好，否則靈敏度會有問題；天線下方的屏蔽一定要做好，使電池盡量遠離天線饋入點要盡量接近接地點，饋入點和接地點越短，越粗越好；如有必要，可以使用兩個接地點地平面的影響PIFA天線的阻抗帶寬受地平面的尺寸影響很大；寬度應該在所設計的波長的25％～45％之間，折疊手機一般在合蓋的低頻狀態(tài)下性能稍差天線的匹配問題天線設計中遇到的問題PA并不和50ohms匹配在高頻段非常普遍,如：GSM1800andGSM1900PA的阻抗隨信道的改變變化非常大，所以不容易對所有信道均進行匹配.某些時候，SAR的問題是由于機器本身造成的，而不是由于天線的原因造成的天線靠近人頭過近LCD的金屬屏蔽接受到了RF能量，并將其二次輻射出去~PowerAmplifierAntennaZPAZantZPA-impedanceofPoweramplifierZant-ImpedanceofAntennaFormaximumperformance, ZPA=Zant*Ideally,everyonetriestodesignZPAandZantto50ohms,butintherealworld,thisisnotpossibleWetriestomatchZant*toZPA,butveryoftenZPA,changesveryfastfromchanneltochannel,makingitimpossibletogetmaximumperformanceforallchannels天線設計天線是高頻電路和自由空間之間的能量轉換器，用來接收和發(fā)射電磁波。天線本身是一個無源互易原件，可以將電信號與電波信號相互轉換；但是天線本身并不具備功率放大作用，增益只是將能量集中而已；天線分類按用途分類，可分為通信天線、電視天線等；按工作頻段分類，可分為短波天線、超短波天線等；按方向性分類，可分為全向天線、定向天線等；按外形分類，可分為線狀天線、面狀天線等。手機天線分類按天線的安裝位置可分為內置天線和外置天線按天線的特性可分為PIFA天線和單極子Monopole天線外置天線（單機子）內置天線（PIFA）按天線的材料可分為金屬天線和陶瓷天線天線一般包括塑料支架和金屬片；陶瓷天線一般作為標準器件裱貼在電路板上。對于天線來說，幾個重要的參數(shù)輻射模式圖；增益；VSWR；阻抗匹配；還包括：大小；形狀；材質；周圍的其它物質；與小型天線不是很相關的參數(shù)：極化；SAR,EMC手機天線性能參數(shù)

天線的阻抗匹配天線輸入端信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗具有電阻分量Rin

和電抗分量Xin

，即Zin=Rin+jXin

。電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。對于任一天線，總可通過天線阻抗調試，在要求的工作頻率范圍內，使輸入阻抗的虛部很小且實部相當接近50歐，從而使得天線的輸入阻抗為Zin=Rin=50歐------這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。

天線的阻抗匹配對天線來說，調好匹配是最基本的，但是匹配狀況良好，并不代表天線性能好，特別是在添加匹配電路的情況下。匹配狀況良好，只能說明天線反射損耗小，匹配帶寬良好，但是天線的輻射性能不一定好。

微帶天線的優(yōu)點內置微帶天線可集成到印制電路板和外殼上，在手機內部，不額外增加設備尺寸；內置微帶天線有機械剛性，不易被損壞；采用屏蔽技術來屏蔽天線，SAR值非常??；天線受人體的影響相對要?。晃炀€的輸入阻抗容易做到50Ω，不需要匹配電路或非平衡轉換器，容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)，重復性好；

微帶天線的優(yōu)點微帶天線通過耦合方式饋電，在隔離接收與發(fā)射頻段方面也相當簡便，可以消除雙工器；若采用E場和H場元件分集技術，則不必附加獨立的分集天線；設計參數(shù)通過最優(yōu)化手段實現(xiàn)體積小、成本低，并能增加帶寬，同時提高對垂直和水平極化波的接收靈敏度，實現(xiàn)更好的全向輻射特性；