碼分多址直放站部分指標(biāo)測試方法

江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督通信產(chǎn)品質(zhì)量檢驗站 錢思齊

本文就中國電信集團直放站產(chǎn)品集中采購技術(shù)規(guī)范中的若干測試項目和方法結(jié)合平時測試中遇到的一些問題進行探討。

1 輸出功率和增益及自動電平控制

1）指標(biāo)要求。

最大輸出功率要求在標(biāo)稱功率的＋2 dB與－1 dB之間。

當(dāng)輸入信號電平增加小于等于10dB時，輸出功率變化量應(yīng)保持在最大輸出功率的±2dB之內(nèi)；當(dāng)輸入信號電平增加大于10dB時，輸出功率變化量應(yīng)保持在最大輸出功率±2dB之內(nèi)或關(guān)閉。

當(dāng)標(biāo)稱最大輸出功率Pom≤33dBm時，最大增益Gm≥50dB；當(dāng)Pom＞33dBm時，Gm≥55dB；無線直放站Gm≥85dB。

2）指標(biāo)重要性。輸出功率和增益表征了直放站對信號放大的能力，增益和最大輸出功率的不足都會影響覆蓋范圍。自動電平控制指標(biāo)則表征了直放站對過功率輸入時輸出信號功率和直放站增益的控制調(diào)節(jié)能力，過功率輸入時直放站應(yīng)能自動降低增益以保證輸出功率穩(wěn)定在最大功率，若此指標(biāo)不滿足，直放站的功放可能工作在高負荷狀態(tài)，影響功放模塊的壽命。

3）測試方法。通常使用信號源和頻譜儀測試（其中增益也可通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測試并觀察帶內(nèi)波動），測試連接見圖1。

需要注意的是，在測試上行功率比較小的設(shè)備時（通常上行輸出功率小于0 dBm），如光纖直放站、干線放大器等，可以不通過衰減器而將輸出直接接到信號分析儀，以提高儀表的動態(tài)范圍。此方法適用于以下所有測試項目。

4）測試心得。集團規(guī)范中的測試方法為輸入信號為CDMA（碼分多址）單載波〔一路CDMA 1x信號或一路DO（data only）信號〕，調(diào)節(jié)其頻率為直放站的中心頻率，在直放站增益無衰減的情況下，逐步提高輸入信號功率，直到頻譜儀上的輸出信號功率達到最大，此時頻譜儀上的數(shù)據(jù)即為最大輸出功率，其與輸入信號功率的差則為最大增益。在此測試基礎(chǔ)上，再將輸入信號功率提高10 dB和15 dB觀察直放站輸出功率情況，便可用來測試自動電平控制指標(biāo)。

上述方法對于大多數(shù)直放站的測試是方便有效的，但對于少數(shù)功放模塊質(zhì)量稍差的直放站，其最大輸出功率的情況往往工作在功放的飽和區(qū)而非線性區(qū)，在測試過程中便會遇到如下情況：輸出功率即將達到最高功率的情況下，輸入功率每抬高1 dB，輸出功率提高小于1 dB，繼續(xù)抬高輸入功率會使輸出功率提高速度更慢直到輸出功率不再變化，此時的增益較其線性工作區(qū)的增益要小。假設(shè)一種極限情況，測試一臺標(biāo)稱功率20W（43 dBm）的直放站，實際測試結(jié)果如下：當(dāng)輸入信號功率為－13.0 dBm的時候輸出功率為42.0 dBm（此時功放工作在線性區(qū)），算得增益為55.0 dB，自動電平控制測試的結(jié)果為輸入信號提高10 dB，輸出功率為42.8 dBm，輸入信號提高15 dB，輸出功率也為42.8 dBm，則測試指標(biāo)符合規(guī)范要求。若以飽和區(qū)最大輸出功率為測試結(jié)果情況如下：輸入信號功率為－11.0dBm，輸出功率為42.7dBm（此時功放工作在飽和區(qū)），算得增益為53.7 dB，自動電平控制測試的結(jié)果為輸入信號提高10 dB，輸出功率為42.8 dBm，輸入信號提高15dB，輸出功率也為42.8 dBm，則測試的最大增益不符合規(guī)范。可見因為測試方法的差異會造成兩種截然不同的結(jié)果。實踐中在經(jīng)過多次測試后認為，應(yīng)該以工作在線性區(qū)的情況作為檢測結(jié)果。測試方法具體為：在第二種方法測得飽和區(qū)輸入功率為－11.0dBm，將此輸入功率降低10 dB即為－21 dBm，測得輸出功率為34.0dBm，算得增益為55.0dB，以0.1dB為增量慢慢推高輸入功率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入功率到達－13.0dBm時輸出為42.0dBm而輸入為－12.9 dBm的時候輸出功率不到42.1 dBm，判斷－13.0dBm為線性區(qū)的最大輸入功率，記此功率為Linmax，并以此功率為輸入功率進行增益和自動電平控制的測試。

2 雜散輻射

1）雜散輻射指標(biāo)要求見表1。

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2）指標(biāo)重要性。中國電信、移動、聯(lián)通3家運營商的系統(tǒng)的工作頻帶十分窄且工作頻率十分接近，若雜散輻射過大且落在其他運營商或他人系統(tǒng)的工作頻率則會影響其正常工作，造成通信質(zhì)量下降甚至癱瘓。從集團規(guī)范中的指標(biāo)可以看出，雜散輻射指標(biāo)被分為11個頻段分別進行要求，在CDMA臨近頻段（806～821MHz和 885～915MHz）的要求最為嚴格，達到了小于等于－67 dBm。

3）測試方法。測試連接見圖2。

電信集團規(guī)范的測試方法為：對于支持3載波以下（含3載波）的直放站，將信號發(fā)生器設(shè)置為三載波信號（2個1x信號，1個DO信號），對于支持4載波以上（含4載波）的直放站，將信號發(fā)生器設(shè)置為6載波信號（3個1x信號，3個DO信號），設(shè)置直放站增益最大，輸入信號功率為Linmax，然后按照指標(biāo)要求中的頻段逐個觀察各項指標(biāo)。若信號發(fā)生器具有多音功能且能同時產(chǎn)生1x和DO信號，則可以只用一個信號源來替代上圖中的兩個信號源和合路器。

4）測試心得。直放站下行鏈路輸出功率一般較大，而頻譜儀允許輸入最大功率一般都較小，所以測試過程中一般在頻譜儀輸入端串聯(lián)一個50 dB的衰減器以保證儀表的正常工作。由于儀器設(shè)備本身的限制，測試選用的頻譜儀性能一般為中檔，在上述測試各頻段的基底噪聲大約為－85～－105 dBm，而由于50 dB衰減器的存在，基底噪聲則被抬高至－35～－55 dBm，很明顯不滿足測試要求，無法觀測部分頻段的雜散輻射。可采用兩種方法替代衰減器以滿足測試要求：一種是用陷波器，即為帶阻濾波器。此器件在大功率頻段（對于電信直放站，上行為821～835 MHz，下行為866～880MHz）有50 dB的衰減，而其他頻段均無衰減，頻寬要求大于12.75GHz。陷波器的好處是可以一次性觀察并記錄雜散輻射的11項指標(biāo)并且可以完全替代衰減器測試其余指標(biāo)。但是由于其頻寬和復(fù)雜性的限制，很少有生產(chǎn)商能設(shè)計，并且造價昂貴。另一種替代方法就是本機構(gòu)使用的帶通濾波器。此器件在要觀察的頻段內(nèi)（如885～915MHz）為通帶，沒有衰減，而在大功率頻段有50 dB以上的衰減，以此器件代替衰減器可以觀測某一頻段的雜散。帶通濾波器的優(yōu)點是設(shè)計簡單，成本低廉，可以利用現(xiàn)有雙工器進行改造。但缺點也很明顯，一次只能觀測一個頻段的雜散，測試過程中需要多次更換器件以觀測全頻段的雜散。

3 互調(diào)衰減

1）指標(biāo)要求。

工作頻帶內(nèi)：≤－45 dBc/30 kHz。

工作頻帶外（偏離工作頻帶邊緣之外2.5MHz）：

9 kHz～1GHz ≤－36 dBm/30 kHz；

1GHz～12.75GHz ≤－30 dBm/30 kHz。

2）指標(biāo)重要性。互調(diào)衰減是指對互調(diào)產(chǎn)物的抑制能力。在各階互調(diào)信號中，三階、五階、七階信號非常可能落在通信頻段內(nèi)，而這些信號并非有用信號屬于干擾電平，若直放站對這些信號的抑制度不夠高的話很容易干擾本頻點的有用信號。

3）測試方法。測試連接見圖3。

互調(diào)衰減的標(biāo)準(zhǔn)測試方法為將信號發(fā)生器1的頻率設(shè)置為該直放站工作頻帶范圍內(nèi)的中心CDMA指配頻率，將信號發(fā)生器2的頻率設(shè)置為比該直放站工作頻率范圍內(nèi)的中心CDMA指配頻率高1.23MHz；設(shè)置直放站增益為最大同時調(diào)節(jié)信號發(fā)生器l和2的輸出電平（兩信號發(fā)生器的輸出電平相等），直至直放站達到最大輸出功率值，用頻譜儀測量互調(diào)產(chǎn)物。考慮到兩個信號源的成本以及現(xiàn)在信號源的雙音功能，一般測試用一個帶多音功能的信號源即可完成。

4）測試心得。有少數(shù)直放站會出現(xiàn)如下情況，關(guān)閉信號源的雙音功能，將輸入功率提高至直放站輸出功率為最大，保持輸入功率不變的情況下打開雙音模式，此時發(fā)現(xiàn)互調(diào)產(chǎn)物電平很高，抑制度很差，三階抑制只有－20 dBc左右，五階、七階抑制度也只有－50 dBc~－60 dBc不等，遠不滿足測試指標(biāo)。

在分析研究測試結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，打開雙音模式的瞬間，某些功放模塊無法判斷此電平究竟是互調(diào)電平還是有用信號，所以直放站沒有對此電平進行處理并進一步將其抑制，導(dǎo)致以上情況的發(fā)生。考慮到實際工作場合中很少有突發(fā)的兩個滿功率電平同時出現(xiàn)，我們對上述測試方法進行了修改，若按上述方法測試時發(fā)現(xiàn)互調(diào)電平未被抑制則可以將輸入電平降低10～15 dB并以0.1 dB為步進值緩慢推高電平至Linmax，此過程中觀測互調(diào)產(chǎn)物的變化。這種方法在大部分情況下可以解決上述互調(diào)產(chǎn)物未被抑制的現(xiàn)象。

4 鄰信道功率比（ACPR）

1）指標(biāo)要求（測量偏移量為750kHz和1.98MHz頻率處）。

上行鏈路：750 kHz≤－42 dBc/30 kHz；

1.98MHz≤－54 dBc/30 kHz。

下行鏈路：750 kHz≤－45 dBc/30 kHz；

1.98MHz≤－60 dBc/30 kHz。

2）指標(biāo)重要性。ACPR常定義為鄰頻率信道（或偏移量）的平均功率和發(fā)射頻率信道的平均功率之比。鄰信道功率比過差會導(dǎo)致本信道信號影響左右鄰近信道的正常工作。因此電信集團規(guī)范中本指標(biāo)作為極重要指標(biāo)，要求嚴格測試，必須通過。

3）測試方法。測試連接見圖4。

對于支持3載波以下（含3載波）的直放站，將信號發(fā)生器設(shè)置為3載波信號，對于支持4載波以上（含4載波）的直放站，將信號發(fā)生器設(shè)置為6載波信號，設(shè)置直放站增益最大，輸入信號功率為Linmax＋5 dB，在頻譜儀上觀測ACPR。

4）測試心得。直放站的輸入功率為Linmax＋5 dB。經(jīng)過大量測試我們發(fā)現(xiàn)：直放站工作頻帶的底噪高低直接影響ACPR指標(biāo)的好壞，而通帶內(nèi)的底噪高低雖與信號輸入功率相關(guān)，卻并無規(guī)律性。某些直放站在過功率輸入的情況下（＋5 dB），其自動增益控制（AGC）模塊介入工作，降低其增益以保證輸出功率穩(wěn)定在最大值（上述的自動電平控制指標(biāo)也是此原理），由于功放增益的降低，此時通帶內(nèi)底噪會隨之降低，使ACPR的指標(biāo)優(yōu)化；而另一些直放站由于功放模塊質(zhì)量低劣，多載波輸入的情況下功放性能急劇下降，過功率輸入的情況下（＋5 dB），通帶底噪迅速升高，嚴重惡化ACPR指標(biāo)。所以建議在測試ACPR指標(biāo)時，在滿功率Linmax和過功率（Lin＋5 dB）的情況下均測試一次ACPR來全面分析直放站的ACPR性能。

5 噪聲系數(shù)N f

1）指標(biāo)要求。

上行：室外覆蓋用直放站Nf≤5 dB，室內(nèi)覆蓋用直放站Nf≤6 dB（在最大和最小增益下均能滿足指標(biāo)要求）。

下行：室外覆蓋用直放站Nf≤5 dB（最大增益時），最小增益時Nf≤10 dB，室內(nèi)覆蓋用直放站Nf≤6 dB（最大增益時），最小增益時 Nf≤10 dB。

2）測試方法。測試連接見圖5。調(diào)節(jié)直放站內(nèi)部衰減來測試最大、最小增益下的噪聲系數(shù)。

3）測試心得。Nf受環(huán)境影響較大，在下行Nf的測試過程中，由于環(huán)境中存在相對大功率的下行信號，Nf很有可能測試值偏大甚至無法測試。所以建議在屏蔽環(huán)境中進行下行Nf的測試。如果測試條件有限無法在屏蔽環(huán)境中測試，可以制作一個鐵罩，將待測直放站和噪聲源放入其中來測試Nf。此方法可能造成一定誤差，具體偏差視鐵罩屏蔽程度而定，無法定量分析，但其仍可以定性測量下行Nf。 ◆