《基站無源互調(diào)失真定位及測試系統(tǒng)優(yōu)化分析》3200字

基站無源互調(diào)失真定位及測試系統(tǒng)優(yōu)化分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u24150基站無源互調(diào)失真定位及測試系統(tǒng)優(yōu)化分析綜述 1320771.1NR基站PIM信號失真定位研究 149721.2NR基站PIM失真位置處整改 233811.3對于接收測試系統(tǒng)優(yōu)化處理 3由于PIM產(chǎn)生的信號特別小同時載波發(fā)射功率又很大，對于測量系統(tǒng)也提出新挑戰(zhàn)，探索在微波暗室中對于PIM測試的方法和接收系統(tǒng)搭建。本文將對測量接收系統(tǒng)搭建進行深入研究，研究如何減少接收系統(tǒng)受到基站PIM產(chǎn)物干擾影響，同時又能夠精確測量準(zhǔn)確定位基站產(chǎn)生PIM的部位，對于基站進行問題定位、抑制和整改，使其能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境的要求，NR基站PIM測試過程出現(xiàn)問題進行定位整改，用實際工作頻段在3.5GHz頻段的NR基站進行實測驗證。目前國內(nèi)在NR基站故障定位研究方面還有待提高，而國內(nèi)現(xiàn)有的二分法與敲擊法故障定位技術(shù)，雖然操作工具簡單、定位類型多樣，但存在費事費力的弊端。如何進行NR基站產(chǎn)生PIM失真信號進行定位值得深入研究。NR基站PIM信號失真定位研究當(dāng)NR基站發(fā)射雙載波信號且在典型工作狀態(tài)下時出現(xiàn)無源互調(diào)3階信號，該信號將干擾基站本身接收系統(tǒng)，占據(jù)接收機信道帶寬形成接收冗余甚至導(dǎo)致接收系統(tǒng)的癱瘓。對無源互調(diào)失真信號進行整改，首先需要進行PIM失真位置的判定，對出現(xiàn)PIM失真的位置進行定位分析。在NR基站測試時，轉(zhuǎn)臺連續(xù)旋轉(zhuǎn)，接收天線在1m-2m范圍（圍繞垂直高度1.5m處）進行升降，測試接收機或頻譜分析儀設(shè)置為最大保持狀態(tài)。這樣就可以根據(jù)測試結(jié)果讀取產(chǎn)生最大PIM失真信號的轉(zhuǎn)臺方位角和接收天線高度。從試驗結(jié)果查詢，此時轉(zhuǎn)臺位置為315度，天線高度為1.5m。此時NR基站的Alarm線相對于其他位置更靠近接收系統(tǒng)，初步假設(shè)出現(xiàn)PIM失真與該位置處相關(guān)。接收天線與NR基站中心位置高度相同，表明PIM失真信號來源于接收天線在1.5m高度時其3dB波瓣寬度所覆蓋的位置處。針對設(shè)想進行試驗驗證。將轉(zhuǎn)臺調(diào)整為315度固定在此角度，此時設(shè)置接收天線使其從1m開始上升，滿足50cm步進的上升要求，接收機采用RMS檢波方式處于“MaxHold”模式，測試結(jié)束后發(fā)現(xiàn)在天線1.5m高度時測試結(jié)果最大，與首次測試結(jié)果比較一致，則證明PIM失真信號產(chǎn)生于該位置處。試驗時一名工程師在電波暗室內(nèi)部采用敲擊法，對Alarm輕輕敲擊，接收機此時設(shè)置為“Clear”模式，接收機會進行持續(xù)掃描會看到接收值在跳動在變化。對Alarm線進行重新連接，確保接口處適配，此時敲擊該線看到接收機接收信號跳動范圍較小，則表明該Alarm接線處是產(chǎn)生無源互調(diào)失真的位置之一。將接收機設(shè)置為“MaxHold”模式，在Alarm接線處粘貼銅箔后進行新測試，發(fā)現(xiàn)在37654MHz處測試功率值偏小，為-81.226dBm，比首次測試結(jié)果有所改善，NA基站需要進一步的整改。NR基站PIM失真位置處整改對于基站初步定位后進行分析研究，由于NR基站的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，包含大量的無源器件發(fā)射天線主板，如反射板、隔離器、射頻電纜接頭、天線支架、天線罩支撐架等器件，這些器件采用分層布置的方式進行有序的排列連接，確保NR基站的發(fā)射穩(wěn)定性并減少了基站實際的體積，便于進行在鐵塔上安裝。NR基站上具有很多通信和射頻鏈路，對于普通的基站PIM信號失真檢測往往采用拆開單獨的部件進行單獨測試的研究方法。將基站部件拆下單獨試驗研究的方法具有一定缺陷和弊端。以往基站PIM失真信號檢測都是將各個無源器件拆下分別進行PIM失真測試，這樣實現(xiàn)起來比較容易便于得到單個器件的整體PIM指標(biāo)。一般的發(fā)射天線PIM指標(biāo)要≤－150dBc，輻射單元的PIM指標(biāo)要≤－145dBc等。對于成品的NR基站來講對于單獨的測試模式測試一般都是符合要求后才進行的整體組裝，單獨對某一模塊進行PIM測試不利于基站整體改善。試驗時提出整體進行PIM失真信號測試整改方式，單次試驗只改變基站的某一個組成要素，其他器件結(jié)構(gòu)保持不變。試驗整改方式包括：增加接觸表面的導(dǎo)電銅箔、增加板間吸波材料、對于相連接的金屬板增加導(dǎo)電膠、對于支架螺絲連接、固定發(fā)射板的螺絲力矩、基站底部的光纖通信模塊、發(fā)射板上端接的低PIM負載、表面焊接工藝、基站外殼接地線位置、大量的隔離器、基站各層板間連接的射頻電纜組件等。NR基站的外觀圖如5-1所示。圖5-1NR基站表面外觀圖NR基站各層板間存在布線結(jié)構(gòu)，射頻電纜中流經(jīng)的電流引起離子進行遷移，板間接觸面相對的熱運動。這種處理起來比較麻煩，增大板間線纜間隔避免多個射頻電纜緊緊密排在一起。對于板間相連接的地面，增加導(dǎo)電導(dǎo)電膠或?qū)щ娿~箔增加多層板間物理導(dǎo)電性。同時在各個層板間之間增加專用的吸波材料減少板間存在信號的反射。檢查基站各層發(fā)射板表面是否存在焊接工藝不達標(biāo)的情況，進行重新焊接必要時更換新的發(fā)射樣板。對于各層板結(jié)構(gòu)之間固定的螺絲進行檢查，使用專門的力矩扳手進行螺絲松緊度的檢查和排查，將螺絲擰開后用力矩扳手根據(jù)螺絲尺寸固定同一扭矩重新進行安裝。檢查基站底部的光纖通信模塊，仔細觀察光線模塊插進去基站底部預(yù)留的光纖通信端口時是否出現(xiàn)松動，可以在光纖接口外側(cè)貼上導(dǎo)電銅箔處理。檢查NR基站外殼接地線位置是否有連接專門的接地導(dǎo)線，該接地導(dǎo)線應(yīng)盡可能短并且與暗室內(nèi)部的接地線纜相連接。NR基站的安裝支架往往設(shè)計在基站背面，適度調(diào)節(jié)后便于基站順利掛在抱桿上。本次試驗大概了解到Alarm所在的位置是研究的重點關(guān)注點。首先進行該線纜重新連接，這樣可避免接觸的非線性產(chǎn)生PIM信號失真。用力矩扳手逐個檢查擰在開發(fā)板上的低PIM負載，發(fā)現(xiàn)在基站下排最左側(cè)的負載出現(xiàn)松動情況，可能是NR基站做射頻電磁場輻射抗擾度試驗時通過該端口進行基站數(shù)據(jù)和流量的時刻監(jiān)控。同時，發(fā)現(xiàn)基站底部的光纖模塊出現(xiàn)稍微晃動，采用導(dǎo)電銅箔貼在該端口的外側(cè)。然后在此基礎(chǔ)上進行重新NR基站PIM失真信號測試。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)NR基站雙載波信號變小，PIM失真信號也減小，本次整改有所改善，將NR基站PIM失真定位問題后，再從根源上就行深入整改，使每個器件的PIM性能都滿足要求的基礎(chǔ)上降低NR基站整機的PIM產(chǎn)物，提高基站工作時的穩(wěn)定性。對于接收測試系統(tǒng)優(yōu)化處理由于無源器件的PIM信號非常小，對于PIM失真測試接收系統(tǒng)進行改進和優(yōu)化，降低背景噪聲提高測試的準(zhǔn)確性。試驗需要測試到非常小的信號就需要接收機或頻譜儀具有很好的自身本底噪聲環(huán)境，同時又由于NR基站載波功率發(fā)射大，接收機和頻譜儀需要具有較大的動態(tài)范圍。根據(jù)第四章的測試基本原理可分析影響接收系統(tǒng)背景環(huán)境的因素，包括：發(fā)射和接收天線的增益值、空間損耗的大小，濾波器插入損耗、射頻線纜的路損耗、低噪聲預(yù)放大器的增益和平坦度、接收機的靈敏度等要素。首先更換接收天線，采用大口徑的高增益的喇叭天線作為接收天線，該天線口徑較大涵蓋頻率范圍廣，可以進行400MHz-3GHz頻率的測試。3GHz-6GHz頻段也選用高增益的喇叭天線作為接收天線。其次，根據(jù)空間損耗校準(zhǔn)公式（5-1），可知電波暗室內(nèi)部的空間衰減值與測試時距離有關(guān)，適當(dāng)縮短測試距離可以減少空間損耗的結(jié)果。SA+G=?G其中：Pr:接收天線接收功率（dBm）；Pt:發(fā)射天線輸入功率（dBm）；Gt:發(fā)射天線相對于全向天線的增益（dBi）；Gr:接收天線相對于全向天線的增益（dBi）；d：發(fā)射和接收天線的距離（m）；f:頻率（Hz）。然后，對于試驗需要的帶通帶阻濾波器、高通濾波器、低通濾波器、射頻線纜進行更換校準(zhǔn)，選擇插入損耗值較小的器件，縮短射頻線纜的適用長度，減少路徑損耗。如圖5-2所示，更換增益較大的接收天線進行電波暗室內(nèi)部空間損耗的校準(zhǔn)。圖5-2更換接天線重新校準(zhǔn)布置圖最后，提高接收信號的靈敏性。對于接收或頻譜分析儀，減少其分辨率帶寬和視頻帶寬，設(shè)置1GHz-6GHz的分辨率帶寬為100KHz，視頻帶寬為300KHz，改善接收機自身的背景噪聲。使用平坦度較好、增益較高的低噪聲預(yù)放大器進行PIM失真微弱信號的放大，將放大后的信號輸入接收機，進而降低接收系統(tǒng)的整體背景噪聲，便于對于基站工作時產(chǎn)生微弱的PIM失真信號進行測量。圖5-3、圖5-4和圖5-5表示接收系統(tǒng)優(yōu)化后測試頻段分別為400MHz-1GHz、1GHz-3GHz和3GHz-6GHz的背景噪聲測試結(jié)果。圖