直放站射頻指標解析

摘要：直放站是一種用于擴大無線信號覆蓋范圍的設備，廣泛應用于移動通信網絡中。射頻指標是衡量直放站性能的關鍵參數，主要包括頻率范圍、增益、噪聲系數、三階交調點、輸入輸出功率等。文章介紹了有線直放站和無線直放站的結構和工作原理，以及它們在不同場景中的應用；然后解析了直放站設備的射頻指標，包括輸出功率、頻率誤差、帶寬等，并給出了具體的測試方法；最后總結了直放站檢測的一些測試經驗，包括選擇合適的信號源、線路校準、設置正確的解調模式等，以幫助生產企業準確自測。

關鍵詞：直放站；射頻；指標

一、引言

根據我國2023年通信業統計公報顯示，截至2023年底，全國移動通信基站總數達1162萬個，其中5G基站為337.7萬個，占移動基站總數的29.1%，占比較上年末提升7.8個百分點[1]?？梢姰斍半A段，我國民眾通信方式仍然以4G通信為主，5G通信為輔。隨著《質量強國建設綱要》《關于開展“信號升格”專項行動的通知》等一系列政策的發布，未來兩年內4G、5G基站總數量，尤其是5G基站數量將會大幅度提升。直放站作為基站與終端之間的中繼放大設備，對加強信號延伸與提高信號覆蓋起著重要作用。其應用場景廣，作為通信基礎設施在未來兩年的需求也必將急劇加大。

質量強國與“信號升格”政策的實施，要求無論是產品制造方還是第三方檢測實驗室，都必須提升研發與測試能力，嚴格按照國家、行業相關標準進行產品研制與測試，保證上市產品質量。

本文結合直放站測試工作經驗，主要對LTE與NR直放站設備及其相關射頻指標進行解析。

二、直放站設備概況

直放站作為基站系統的擴展部分，本質是一個雙向同頻信號放大器，主要作用在基站信號覆蓋邊緣及盲區，提高信號覆蓋范圍，具有低成本、易安裝、易維護及組網靈活等特點。當前，通過獲取基站源信號的方式，主要將直放站分為有線直放站與無線直放站。

有線直放站通常由近端機和遠端機兩部分組成。近端機放置在基站機房內，接收基站源信號；遠端機放置在基站信號盲區，放大基站信號。遠端機通過光纖等方式與近端機相連接。單個近端機可與多個遠端機相連，從而實現基站源信號的放大及多范圍遠端覆蓋。該類型直放站一般應用于地下停車場、地鐵、隧道等地下封閉場景。

無線直放站通常是一臺集信號收發與放大于一體的設備。其通過主天線接收基站源信號，再對基站源信號進行帶通濾波、低噪聲放大、濾波等處理，最后將處理過的信號由功率放大器放大到指定功率水平，通過重發天線發射覆蓋到信號弱區、盲區。該類型直放站一般應用于商場、圖書館、體育館、劇院、高鐵站等信號弱的場景。

三、直放站設備射頻指標解析

（一）直放站技術要求與標準規范

當前階段，LTE、NR制式的直放站需求持續增加。為了保證直放站通信性能，其應滿足相應的技術要求與標準規范。

對于TD-LTE、LTE FDD制式的直放站，需分別按照YD/T 3633-2020與YD/T 3634-2020中測試方法進行檢測；對于NR制式的直放站，則需參考3GPP TS 38.141-1中測試方法進行檢測。除了滿足上述規范要求外，部分指標還需滿足我國相關法規文件要求。

（二）直放站傳導射頻檢測項目

LTE、NR直放站對應所需傳導射頻檢測項目如表1所示。

由上述指標可見，直放站作為一個信號放大中繼設備，本文希望的是信號經過該設備后，只是對所工作頻段信號進行功率放大，而不改變信號的波形、頻率，同時在其運行過程中不能對其他頻段通信設備造成

干擾。

（三）直放站測試連接方式

綜合相關標準，所需試驗連接方式主要分為兩種。

如圖1所示，該試驗連接圖主要適用于輸出功率、最大增益容限、頻率誤差、OBW、ACLR、EVM、頻率范圍、帶外無用發射、通用雜散發射、特殊頻段保護等檢測項目。

如圖2所示，該試驗連接圖主要適用于輸出互調檢測項目。

需要注意的是，對于LTE與NR的TDD頻段，需要額外將信號源與信號分析儀接上時鐘同步線，以保證兩設備之間的TDD信號同步。

（四）信號分析儀的選擇與應用

上述使用到的信號分析儀，通常為頻譜儀。目前常見的頻譜儀為Keysight公司的N9030系列和Ramp;S公司的FSW系列。這兩類頻譜儀均具有強大的信號分析能力。

針對上述提到的直放站指標，輸出功率、最大增益容限、頻率誤差、OBW、ACLR、EVM、頻率范圍等檢測項目均可在頻譜儀中對應制式的解調選件中進行測試，且測試結果直觀、簡潔。通常檢測人員只要搭建好線路、設置線損補償、選擇正確的解調模式與限值要求，便可快速得到相關指標結果。

帶外無用發射、通用雜散發射、特殊頻段保護等檢測項目，則可直接在頻譜儀的掃頻模式下進行測試，即在標準規定的頻率范圍上去觀察信號的功率值。在掃頻模式下觀察信號，也能初步了解產品性能。比如，產品發出一段主頻信號，工作人員可以在掃頻模式下初步判斷該產品是否會有相應諧波產生。如果該產品主頻外有諧波產生，那它可能會對其余頻段工作的通信設備造成干擾，這種情況必然不符合相關標準要求。這時便可根據觀測結果分析產品電路可能的原因，通過在產品設計中加入相關濾波器等方式進行改進。

對于直放站檢測來說，需要使用特定的波形進行試驗。其中LTE直放站傳導射頻檢測項目測試波形如表2所示，NR直放站傳導射頻檢測項目測試波形如表3所示。

輸出互調檢測項目，主信號使用上表所示測試波形，LTE干擾信號應使用帶寬為5 MHz的E-TM1.1信號，NR干擾信號應使用帶寬為10 MHz、SCS為15 kHz的NR信號。

（五）直放站檢測的測試經驗

由于標準僅闡述了試驗原理及指標要求，而實際試驗環境搭建好后，要能準確得到測量結果仍需注意許多細節，現總結一些測試經驗如下。

第一，得到準確試驗結果的前提是信號源能夠準確發出標準所規定測試信號。因此，可選用Keysight或Ramp;S公司的中高端信號源作為試驗信號源，通過其自帶信號波形制作軟件生成相應標準規范信號。

第二，所搭建的線路，均需要進行線路校準。

第三，測試調制解調性能時，信號分析儀應選擇正確的解調模式，對TDD信號，信號源與信號分析儀之間需接上時鐘同步線，且信號分析儀需打開對應時鐘端口觸發器，設置正確的觸發時延，確保儀表所分析信號處于發射狀態。否則無法獲取到信號流，也就無法正確解調所需信號。

第四，經過直放站發射出的信號，是功率放大后的信號。信號分析儀長期工作在大功率信號模式下易造成其內部接收元器件損壞，使用時應注意接衰減器，并適當增大儀表內部衰減，待驗證功率穩定后再進行合適的調整。

第五，直放站設備為雙向傳輸設備，因此要注意在所使用信號源輸出端口前接入單向器，避免直放站直接對信號源發送信號。

第六，即使在試驗線路中也要加入衰減器對儀表進行保護，但如果輸出功率為50 dBm（約100 W）的大功率設備，還需使用特定的大功率衰減器，否則常用的小功率衰減器會因承受不住大功率輸入而損壞。

四、結束語

直放站作為現有基站系統的必要補充，是運營商低成本消除信號盲區的主要部署方案，其產品質量也關系到“信號升格”政策實施的質量。相關生產企業可通過本文了解當前對應標準及技術要求，結合文中總結的實際測試經驗，企業能夠在自主實驗室進行準確自測。

作者單位：蔡昊 王麗麗 向欣 李煦 重慶信息通信研究院

參考文獻

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