隨著移動通信技術(shù)的高速發(fā)展，無線基站密度大幅提升，電磁環(huán)境愈加復雜，而其中的無線干擾問題尤為突出，已經(jīng)成為影響移動基站通信性能和客戶滿意度的重要因素。特別是隨著5G移動通信技術(shù)的發(fā)展，未來更多頻段的無線基站系統(tǒng)將被建設起來。由于射頻發(fā)射機的內(nèi)部元器件并非理想器件，存在或多或少的非線性，因此在發(fā)射載波信號的過程中，會產(chǎn)生諸多非規(guī)定頻率范圍內(nèi)的信號，即所謂的雜散發(fā)射，會對工作在其他頻段的基站產(chǎn)生干擾。如何準確地測試雜散發(fā)射對于凈化通信環(huán)境，提升通信質(zhì)量具有重要的意義。
當前TD-LTE基站的射頻測試已然具有完善的標準測試體系和指標。雜散發(fā)射作為移動基站射頻性能的重要測試項之一，一般情況下，其輻射指標為-36 dBm。而當LTE基站與其他GSM、WCDMA等基站共址時，其輻射指標要求很高，為-96 dBm甚至更低。本文根據(jù)3GPP射頻一致性測試協(xié)議36.141（LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); base Station (BS) conformance testing）章節(jié)6.6.4，以TD-LTE Band40為例，提出一種由雙工濾波器和低噪放相結(jié)合的測試方法，并在此基礎上實現(xiàn)了一種新型的共址雜散發(fā)射測試方案。
1雜散發(fā)射測試標準
根據(jù)3GPP射頻一致性測試協(xié)議36.141章節(jié)6.6.4（Transmitter Spurious Emissions），移動基站雜散發(fā)射指標適用頻段為9 kHz—12.75 GHz，除發(fā)射機本身工作頻段外各10 MHz，實際測試頻段為：9 kHz-Freqlow—10 MHz，F(xiàn)reqhigh+10 MHz—12.75 GHz。
雜散發(fā)射測試指標如表1所示。常規(guī)雜散發(fā)射測試類型的指標很低，類型A功率幅度上限為-13 dBm，類型B功率幅度上限為-36 dBm。這兩種類型由常規(guī)的測試方案和普通的頻譜分析儀就能完成測試測量。但是當移動基站與其他基站共存共址時，測試要求會變得非常嚴格，其最高電平要求為-98 dBm。雜散發(fā)射測試的主要目的是測量移動基站本身發(fā)射的大功率載波信號在其他基站頻段上對相應的共址基站的影響（如GSM900、DCS1800、PCS1900、GSM850、CDMA850、UTRA FDD、UTRA TDD或者其他E-UTRA基站）。如果考慮載波聚合的影響，測試要求將更加嚴格，最高電平為：-98 dBm-9 dB（載波聚合因子）=-107 dBm。
在這種情況下，對測試方案的選擇和頻率分析儀的性能都提出了很高的要求。
表1 雜散發(fā)射測試指標
2 雜散發(fā)射測試方案
2.1 傳統(tǒng)雜散測試方案
以TD-LTE Band40移動基站的發(fā)射機部分為例，其下行Tx射頻性能基本情況如下：
最大輸出功率：20 W=43 dBm；
載波頻率：2 300 MHz—2 400 MHz；
載波帶寬：20 MHz。
根據(jù)TD-LTE的輸出功率以及上一章節(jié)中提及的測試標準，常規(guī)測試類型A和B對頻譜分析儀的動態(tài)范圍要求為：
常規(guī)類型A：43 dBm-（-13 dBm）=56 dBc；
常規(guī)類型B：43 dBm-（-36dBm）=79 dBc。
以上兩種類型由傳統(tǒng)測試方案和頻譜分析儀就能滿足測試要求，如圖1所示：
圖1 雜散發(fā)射傳統(tǒng)測試方案
而當測試共址雜散發(fā)射時（最高電平指標為-98 dBm），對頻譜儀提出了較高的動態(tài)范圍要求。例如，最大輸出功率-雜散發(fā)射電平要求上限=43 dBm-（-98 dBm）=141 dBc。
再考慮9 dB的載波聚合因子，最終動態(tài)范圍為150 dBc，加上測試余量，這就要求頻譜儀的動態(tài)范圍要達到150 dBc以上才能滿足測試要求。同時為了實現(xiàn)雜散發(fā)射的低電平測試，要求頻譜儀的靈敏度即底噪水平應優(yōu)于：-107 dBm/100 kHz=-157 dBm/Hz。
考慮到路徑損耗和測量余量，在實際測試中頻譜儀靈敏度應大于-170 dBm/Hz。如果利用傳統(tǒng)測試方案，就目前的頻譜儀性能水平來說，很難實現(xiàn)對共址雜散發(fā)射的準確測量。
2.2 新型雜散測試方案
（1）測試原理
鑒于上述情況，為了解決頻譜儀動態(tài)范圍和靈敏度不足的問題，本文提出了一種新型的測試方案。本方案采用如圖2所示的吸收法：即利用雙工器將濾波器的載波信號通過負載吸收，解決測試過程中頻譜儀動態(tài)范圍不足的問題。同時LNA提高了雜散發(fā)射電平，使其位于頻譜儀的底噪之上，解決測試過程中頻譜儀靈敏度不足的問題。
圖2 雜散發(fā)射新型測試方案
整個測試方案的關(guān)鍵器件是雙工器，采用CREOWAVE高性能雙工器，頻率范圍覆蓋2 GHz—4 GHz，其性能指標如表2所示：
表2 CREOWAVE高性能雙工器性能指標
在圖2所示方案中，TD-LTE基站發(fā)射的信號，用傳輸測試法將天線口連接射頻同軸線，然后通過CREOWAVE高性能雙工器，其技術(shù)指標如表2所示。雙工器將輸出信號一分為二，對于B路帶通濾波器2（Pass band2）來說，所經(jīng)信號最后由負載吸收，不需要被測試。由于雙工器是共址雜散發(fā)射測試鏈路的一部分，低互調(diào)指標（IM3：-150 dBc）也是需要考慮的因素。對于A路帶通濾波器1（Pass Band1）來說，載波信號Band 40（2 300 MHz—2 400 MHz）經(jīng)過-80 dBc抑制后經(jīng)Microcomp Nordic高性能LNA（0.1 GHz—6 GHz，28 dB增益）低噪放再由頻譜分析儀測試（路徑特性曲線如圖3所示），此時大功率電平為：43 dBm-4 dB-80 dB+28 dB=-13 dBm。
而頻譜儀動態(tài)范圍需求為：-13 dBm-（-98 dBm）=85 dBc，處于頻譜儀的測試動態(tài)范圍內(nèi)，頻譜儀動態(tài)范圍不足的問題得以解決。
圖3 A路路徑特性曲線
接下來需要考慮的是頻譜分析儀的靈敏度能否滿足共址雜散發(fā)射的測試要求。將推算雜散發(fā)射在鏈路（A路）上的信號電平。
本文中選用的頻譜儀是羅德與施瓦茨R&S FSW26，根據(jù)其性能指標，底噪在頻率范圍（1 GHz—3 GHz）：DANL-154 dBm/Hz，typ.-159 dBm。
歸一化底噪轉(zhuǎn)化為-109 dBm/100 kHz，考慮雙工器4 dB插損和1 dB線損和低噪放增益為28 dB，則系統(tǒng)可以測到的底噪為-109 dBm/100 kHz+5 dB-28 dB=-132 dBm/100 kHz，具體如圖4所示。
雜散輻射測試在載波聚合情況下最高電平要求是-107 dBm/100 kHz，同時保證頻譜儀底噪比測試電平低20 dB的測試余量。-132 dBm大于測試要求：-127 dBm=-107 dBm-20 dB，所以測試方案滿足測試需求。
圖4 頻譜儀底噪
（2）測試步驟
1）將基站配置為TM1.1狀態(tài)，輸出功率為20 W=43 dBm；
2）R&S頻譜儀FSW重置，設置MEASàSPURIOUS EMISSIONàSWEEP LISTàEDIT SWEEP LIST；
3）設置RMS方式；
4）頻譜儀設置頻點，以E UTRA band39為例，頻段為1 880 MHz—1920 MHz，結(jié)果如圖5所示；
5）設置RBW=100 kHz，VBW=300 kHz；
6）設置Sweep Time，Detect Mode進行測試。
其他測試雜散發(fā)射測試的基站類型只需重復上述步驟即可，最后的測試結(jié)果如表3所示：
圖5 雜散發(fā)射測試結(jié)果
表3 TD-LTE Band40共址雜散發(fā)射測試結(jié)果
（3）測試結(jié)果分析
根據(jù)移動測試標準3GPP TS 36.104以Band40為例，基于傳統(tǒng)的共址雜散測試方案，探討了一種新型的共址雜散測試方案，采用了雙工器和低噪放相結(jié)合的方法。在此方案中，雙工器的主要作用是將載波信號和雜散發(fā)射區(qū)分開來，解決頻譜儀的動態(tài)范圍不足的問題。低噪放的主要作用是提高雜散發(fā)射電平，解決了頻譜儀底噪過高的問題。通過解決以上兩個關(guān)鍵問題，實現(xiàn)了測試結(jié)果的準確性，從表3的測試結(jié)果可以看出，在測試帶寬100 kHz的條件下共址雜散發(fā)射的結(jié)果優(yōu)于-102 dBm，滿足測試要求。系統(tǒng)達到設計目標，完成了雜散發(fā)射的測試任務。
3 結(jié)束語
本文探討了一種新型的共址雜散測試方案，改進了頻譜儀動態(tài)范圍有限和底噪過高的問題，最后的測試結(jié)果符合3GPP測試標準。同時通過集成與Labview相結(jié)合，可實現(xiàn)雜散發(fā)射的自動化測量，在實際應用中前景廣闊。
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作者簡介
何占兒：工程師，碩士畢業(yè)于成都電子科技大學，現(xiàn)任諾基亞通信系統(tǒng)技術(shù)（北京）有限公司BTS一致性測試測量工程師，主要從事移動基站的RF性能、一致性等無線通信領(lǐng)域的研究工作。
王慧：工程師，碩士畢業(yè)于上海大學，現(xiàn)任諾基亞通信系統(tǒng)技術(shù)（北京）有限公司Filter和ALD測試工程師，主要從事基站的RF性能、天線設備、濾波器等無線通信領(lǐng)域的研究工作。
陳偉：工程師，計算機博士畢業(yè)于浙江大學，現(xiàn)任杭州烈酷科技有限公司副總經(jīng)理，主要從事數(shù)據(jù)挖掘、信息檢索等技術(shù)的研究及應用工作。（ 來源：《移動通信》）
