蜂窝基站测试中的射频信号取样

田斌

（云南省无线电监测中心，云南昆明，650228）

蜂窝基站测试中的射频信号取样

田斌

（云南省无线电监测中心，云南昆明，650228）

从系统角度出发，主要讨论蜂窝基站测试的射频信号的取样问题。根据国标中的相关要求，通过实验比较讨论衰减器和耦合器的非线性特性，从理论和实验结果进行分析并得出结论。

蜂窝基站；杂散辐；取样；衰减器；耦合器

0 引言

移动通信在高速发展，第四代移动通信已在成熟运行，第五代移动通信的各项实验也在大量进行中。众多通信基站的存在将不可避免的产生系统内部和系统之间的互相干扰，这些是运营商所关注的问题，作为无线电管理者的无线电监测站，遇到的问题更为棘手，因为要面临的是三大运营商之间共同遇到并且会交叉产生的干扰问题。

纵观通信发展史，可以发现随着社会的进步，移动通信的发展更多地取决于市场和企业行为，而其中政府干预的因素在逐渐减少。甚至连作为国家资源的无线电频率资源，也在某种程度上预先“开放”给了市场。这种频率资源的“开放”给无线电管理带来了新的挑战，将面临众多通信制式和频率的存在，同时将面对那一大堆的国际标准、国家标准和行业标准，要找出各种通信系统的共性，并提出相应的测试方法。

查阅各种标准，我们可以发现蜂窝基站杂散测试要求的以下共同点。杂散测试关注9kHz～12.75GHz频段；对杂散辐射要求比较苛刻的是对GSM制式的保护（小于-98dBm/100kHz）和对CDMA制式的保护（小于-86dBm/1MHz）；可能存在多载频测试的情况。

本文将要讨论的是针对上述三个要求的射频取样问题，因为这是决定是否顺利完成测试的第一个环节。

1 基本的射频取样电路

我们知道，蜂窝基站的指标测试要依靠频谱分析仪或者信号分析仪来完成，但是这种仪器的最大输入功率、动态范围和自身的非线性特性都决定了需要在被测发射机和频谱分析仪之间接入一个子系统。

这个子系统并非随意搭建，而要考虑到被测设备的所有射频条件和测试要求。一般常见的采用集总参数衰减器或者宽带定向耦合器作为射频信号取样手段， 这二种看似极为简单的射频取样电路，会对杂散测试产生不同的影响。

2 射频测试和测量的精度原则

从事射频测试的工程师们都了解测量精度的10dB原则——任何测试系统的精度应比被测设备的最好指标再高10dB。

一个无源互调测量系统的自身剩余互调比被测指标好10dB时，其测试不确定度为+2.4/-3.3dB。这个准则适用于任何射频测量系统。

现在我们将通过一些实验来讨论衰减器和定向耦合器的非线性特性以及对蜂窝基站杂散测试精度的影响。

3 集总参数衰减器的非线性特性

集总参数衰减器在很多测试场合得到了广泛应用，但是在蜂窝基站的杂散测试应用中采用这种器件，则需要十分谨慎，因为这种器件自身具有一定的非线性特性。

我们通过在衰减器的两端加装滤波器来进行集总参数衰减器的谐波测试，其中前端滤波器调谐在功放的输出频率（如875MHz），以保证输入到被测衰减器的载频是干净的；接在衰减器输出端的滤波器则调谐在放大器载频的二次谐波处（1750MHz），以保证测得的谐波是由衰减器产生的，而不是频谱分析仪产生的。

测试结果显示，当输入功率增加1dBm时，二次谐波增加2dBm，这遵循谐波的变化规律，说明集总参数衰减器存在二次谐波的事实。当输入功率为+43dBm时，衰减器的谐波为-48dBm，而当功率达到+47dBm时，谐波约为-40dBm。对照蜂窝基站的测试要求，我们会发现衰减器自身的谐波要远远大于基站所产生的杂散要求。

显然，集总参数衰减器作为蜂窝基站杂散测量的取样电路有待商榷。

我们再来看看衰减器的互调特性，用图1进行集总参数衰减器进行互调测量，测试频率为1805-1880MHz，测试功率为2×43dBm，互调出现在1710-1785MHz频段。图2是传输互调测试结果。

图1 互调测试电路

图2 集总参数衰减器的互调特性

如果将这个衰减器用于蜂窝基站测试系统，则其产生的传输互调则会落入频谱分析仪，这个信号的幅度要大于被测基站的杂散，由此得出的最终测试结果也不真实。

和基站测试要求比较，我们会发现集总参数衰减器自身的非线性已经超出由系统剩余产生的测试误差的比较范围，其“测试不确定度”计算比较困难。

作者通过对“低互调”设计的集总参数衰减器进行了大量的测试，发现一个经过“低互调”设计的集总参数衰减器，其反射互调值可以保证在-67dBm@2×43dBm；而未经“低互调”设计的衰减器的互调值通常在-50dBm以上。

4 定向耦合器的无源互调特性

定向耦合器的一种射频取样电路，其主馈线是一条微波传输线，可以轻易实现低互调。

图3示低互调定向耦合器具有非常良好的低互调表现，其自身产生的互调产物为-120dBm@2×43dBm，要远远小于基站的指标。用这种器件作为蜂窝基站测量的取样电路是十分理想的。

图3 低互调定向耦合器的互调特性

5 结束语

蜂窝基站的测试较为复杂，要做好这项测试，需要对测试标准、测试目标和测试方法有深入的了解。而了解微波器件的特性，则是这一切的基础从器件特性开始，通过各种实验来模拟蜂窝基站的测试原理，才能更好的确定蜂窝基站的测试方法。不妥之处，希望同行提出宝贵意见。

[1]朱辉.《实用射频测试和测量》.第1版.北京：电子工业出版.2010年1月.

[2]袁路花.移动台与基站性能指标测试及分析. 《山东大学》.2006.

[3]崔志峰.浅谈蜂窝移动通信基站检测工作中常见的问题. 《中国无线电》.2010.

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2017年5月18日福禄克计量校准正式推出新款便携式校准恒温槽—6109A/7109A，具有优异的系统准确度和校准效率，适用于批量校准探头。温度范围广，显示准确度达±0.1℃。同时，不锈钢外壳的设计符合生物制药科技行业的洁净过程需求。

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RF signal sampling in cellular base station testing

Tian Bin
（Yunnan radio monitoring center,Kunming Yunnan,650228）

Mainly discuss signal sampling on the radio frequency test of cellular mobile communication system base station from the perspective of test system According to the requirements of national standard, through the experimental comparison discuss nonlinear characteristics of attenuator and coupler, analyze and conclude from theoretical and experimental results

cellular base station; stray radiation; sampling; attenuator; coupler