碼分多址直放站部分指標(biāo)測(cè)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(yàn)站 錢思齊

本文就中國(guó)電信集團(tuán)直放站產(chǎn)品集中采購(gòu)技術(shù)規(guī)范中的若干測(cè)試項(xiàng)目和方法結(jié)合平時(shí)測(cè)試中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 輸出功率和增益及自動(dòng)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(hào)電平增加小于等于10dB時(shí)，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(hào)電平增加大于10dB時(shí)，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(shí)，最大增益Gm≥50dB；當(dāng)Pom＞33dBm時(shí)，Gm≥55dB；無(wú)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(duì)信號(hào)放大的能力，增益和最大輸出功率的不足都會(huì)影響覆蓋范圍。自動(dòng)電平控制指標(biāo)則表征了直放站對(duì)過(guò)功率輸入時(shí)輸出信號(hào)功率和直放站增益的控制調(diào)節(jié)能力，過(guò)功率輸入時(shí)直放站應(yīng)能自動(dòng)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(fù)荷狀態(tài)，影響功放模塊的壽命。

3）測(cè)試方法。通常使用信號(hào)源和頻譜儀測(cè)試（其中增益也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試并觀察帶內(nèi)波動(dòng)），測(cè)試連接見(jiàn)圖1。

需要注意的是，在測(cè)試上行功率比較小的設(shè)備時(shí)（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(guò)衰減器而將輸出直接接到信號(hào)分析儀，以提高儀表的動(dòng)態(tài)范圍。此方法適用于以下所有測(cè)試項(xiàng)目。

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

上述方法對(duì)于大多數(shù)直放站的測(cè)試是方便有效的，但對(duì)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(cè)試過(guò)程中便會(huì)遇到如下情況：輸出功率即將達(dá)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(huì)使輸出功率提高速度更慢直到輸出功率不再變化，此時(shí)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(cè)試一臺(tái)標(biāo)稱功率20W（43 dBm）的直放站，實(shí)際測(cè)試結(jié)果如下：當(dāng)輸入信號(hào)功率為－13.0 dBm的時(shí)候輸出功率為42.0 dBm（此時(shí)功放工作在線性區(qū)），算得增益為55.0 dB，自動(dòng)電平控制測(cè)試的結(jié)果為輸入信號(hào)提高10 dB，輸出功率為42.8 dBm，輸入信號(hào)提高15 dB，輸出功率也為42.8 dBm，則測(cè)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(cè)試結(jié)果情況如下：輸入信號(hào)功率為－11.0dBm，輸出功率為42.7dBm（此時(shí)功放工作在飽和區(qū)），算得增益為53.7 dB，自動(dòng)電平控制測(cè)試的結(jié)果為輸入信號(hào)提高10 dB，輸出功率為42.8 dBm，輸入信號(hào)提高15dB，輸出功率也為42.8 dBm，則測(cè)試的最大增益不符合規(guī)范。可見(jiàn)因?yàn)闇y(cè)試方法的差異會(huì)造成兩種截然不同的結(jié)果。實(shí)踐中在經(jīng)過(guò)多次測(cè)試后認(rèn)為，應(yīng)該以工作在線性區(qū)的情況作為檢測(cè)結(jié)果。測(cè)試方法具體為：在第二種方法測(cè)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(cè)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(dá)－13.0dBm時(shí)輸出為42.0dBm而輸入為－12.9 dBm的時(shí)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L(zhǎng)inmax，并以此功率為輸入功率進(jìn)行增益和自動(dòng)電平控制的測(cè)試。

2 雜散輻射

1）雜散輻射指標(biāo)要求見(jiàn)表1。

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2）指標(biāo)重要性。中國(guó)電信、移動(dòng)、聯(lián)通3家運(yùn)營(yíng)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(guò)大且落在其他運(yùn)營(yíng)商或他人系統(tǒng)的工作頻率則會(huì)影響其正常工作，造成通信質(zhì)量下降甚至癱瘓。從集團(tuán)規(guī)范中的指標(biāo)可以看出，雜散輻射指標(biāo)被分為11個(gè)頻段分別進(jìn)行要求，在CDMA臨近頻段（806～821MHz和 885～915MHz）的要求最為嚴(yán)格，達(dá)到了小于等于－67 dBm。

3）測(cè)試方法。測(cè)試連接見(jiàn)圖2。

電信集團(tuán)規(guī)范的測(cè)試方法為：對(duì)于支持3載波以下（含3載波）的直放站，將信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為三載波信號(hào)（2個(gè)1x信號(hào)，1個(gè)DO信號(hào)），對(duì)于支持4載波以上（含4載波）的直放站，將信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為6載波信號(hào)（3個(gè)1x信號(hào)，3個(gè)DO信號(hào)），設(shè)置直放站增益最大，輸入信號(hào)功率為L(zhǎng)inmax，然后按照指標(biāo)要求中的頻段逐個(gè)觀察各項(xiàng)指標(biāo)。若信號(hào)發(fā)生器具有多音功能且能同時(shí)產(chǎn)生1x和DO信號(hào)，則可以只用一個(gè)信號(hào)源來(lái)替代上圖中的兩個(gè)信號(hào)源和合路器。

4）測(cè)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(cè)試過(guò)程中一般在頻譜儀輸入端串聯(lián)一個(gè)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(cè)試選用的頻譜儀性能一般為中檔，在上述測(cè)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(cè)試要求，無(wú)法觀測(cè)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(cè)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(duì)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(wú)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(xiàng)指標(biāo)并且可以完全替代衰減器測(cè)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(jì)，并且造價(jià)昂貴。另一種替代方法就是本機(jī)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(méi)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(cè)某一頻段的雜散。帶通濾波器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，可以利用現(xiàn)有雙工器進(jìn)行改造。但缺點(diǎn)也很明顯，一次只能觀測(cè)一個(gè)頻段的雜散，測(cè)試過(guò)程中需要多次更換器件以觀測(cè)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(duì)互調(diào)產(chǎn)物的抑制能力。在各階互調(diào)信號(hào)中，三階、五階、七階信號(hào)非常可能落在通信頻段內(nèi)，而這些信號(hào)并非有用信號(hào)屬于干擾電平，若直放站對(duì)這些信號(hào)的抑制度不夠高的話很容易干擾本頻點(diǎn)的有用信號(hào)。

3）測(cè)試方法。測(cè)試連接見(jiàn)圖3。

互調(diào)衰減的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法為將信號(hào)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(hào)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(shí)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器l和2的輸出電平（兩信號(hào)發(fā)生器的輸出電平相等），直至直放站達(dá)到最大輸出功率值，用頻譜儀測(cè)量互調(diào)產(chǎn)物。考慮到兩個(gè)信號(hào)源的成本以及現(xiàn)在信號(hào)源的雙音功能，一般測(cè)試用一個(gè)帶多音功能的信號(hào)源即可完成。

4）測(cè)試心得。有少數(shù)直放站會(huì)出現(xiàn)如下情況，關(guān)閉信號(hào)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(kāi)雙音模式，此時(shí)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(yuǎn)不滿足測(cè)試指標(biāo)。

在分析研究測(cè)試結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)雙音模式的瞬間，某些功放模塊無(wú)法判斷此電平究竟是互調(diào)電平還是有用信號(hào)，所以直放站沒(méi)有對(duì)此電平進(jìn)行處理并進(jìn)一步將其抑制，導(dǎo)致以上情況的發(fā)生。考慮到實(shí)際工作場(chǎng)合中很少有突發(fā)的兩個(gè)滿功率電平同時(shí)出現(xiàn)，我們對(duì)上述測(cè)試方法進(jìn)行了修改，若按上述方法測(cè)試時(shí)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(jìn)值緩慢推高電平至Linmax，此過(guò)程中觀測(cè)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(cè)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(guò)差會(huì)導(dǎo)致本信道信號(hào)影響左右鄰近信道的正常工作。因此電信集團(tuán)規(guī)范中本指標(biāo)作為極重要指標(biāo)，要求嚴(yán)格測(cè)試，必須通過(guò)。

3）測(cè)試方法。測(cè)試連接見(jiàn)圖4。

對(duì)于支持3載波以下（含3載波）的直放站，將信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為3載波信號(hào)，對(duì)于支持4載波以上（含4載波）的直放站，將信號(hào)發(fā)生器設(shè)置為6載波信號(hào)，設(shè)置直放站增益最大，輸入信號(hào)功率為L(zhǎng)inmax＋5 dB，在頻譜儀上觀測(cè)ACPR。

4）測(cè)試心得。直放站的輸入功率為L(zhǎng)inmax＋5 dB。經(jīng)過(guò)大量測(cè)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(hào)輸入功率相關(guān)，卻并無(wú)規(guī)律性。某些直放站在過(guò)功率輸入的情況下（＋5 dB），其自動(dòng)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(dòng)電平控制指標(biāo)也是此原理），由于功放增益的降低，此時(shí)通帶內(nèi)底噪會(huì)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(guò)功率輸入的情況下（＋5 dB），通帶底噪迅速升高，嚴(yán)重惡化ACPR指標(biāo)。所以建議在測(cè)試ACPR指標(biāo)時(shí)，在滿功率Linmax和過(guò)功率（Lin＋5 dB）的情況下均測(cè)試一次ACPR來(lái)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(shí)），最小增益時(shí)Nf≤10 dB，室內(nèi)覆蓋用直放站Nf≤6 dB（最大增益時(shí)），最小增益時(shí) Nf≤10 dB。

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

3）測(cè)試心得。Nf受環(huán)境影響較大，在下行Nf的測(cè)試過(guò)程中，由于環(huán)境中存在相對(duì)大功率的下行信號(hào)，Nf很有可能測(cè)試值偏大甚至無(wú)法測(cè)試。所以建議在屏蔽環(huán)境中進(jìn)行下行Nf的測(cè)試。如果測(cè)試條件有限無(wú)法在屏蔽環(huán)境中測(cè)試，可以制作一個(gè)鐵罩，將待測(cè)直放站和噪聲源放入其中來(lái)測(cè)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(wú)法定量分析，但其仍可以定性測(cè)量下行Nf。 ◆