TD-LTE终端天线辐射性能测试方法的研究

刘 巍

（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

TD-LTE终端天线辐射性能测试方法的研究

刘 巍

（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

天线辐射性能试验（TIRP）是衡量移动通信终端产品天线性能参数的重要试验之一。目前，通信行业标准YD/T 1484.6-2013已经颁布执行，该标准主要规定了LTE终端进行天线性能测试的方法和限值。本文主要对该标准的方法进行了分析，并通过TD-LTE终端进行实例测试，对实际测试时需要注意的事项进行了详细阐述。

总辐射功率；TD-LTE；OTA测试系统

1 引言

为考察TD-LTE移动终端的辐射性能，除单独考察终端天线的无源性能外，整机的有源性能测试也是衡量匹配天线后移动终端的一个重要的考察方面。此项测试主要通过对整个辐射球面的发射功率进行球面积分并取平均得到。它反映终端整机的发射功率情况，与其在传导情况下的发射功率和天线辐射性能有关。

2 总辐射功率测量算法

图1为典型球形辐射坐标系统，Phi(φ)轴即为Z轴，Theta角定义为测量点与＋Z轴之间的夹角，Phi角定义为测量点在XY平面上的投影与+X轴之间的夹角。

图1 球形辐射坐标系统

定义了球形辐射坐标系统以后，定义每个测量点的两个正交极化方向：Phi极化方向定义为Phi轴旋转时的运动方向，Theta极化方向定义为Theta轴旋转时的运动方向，如图2所示。

图2 测量天线极化示意图

在假设N和M分别是Theta轴和Phi轴的采样点数。对于TIRP测试，N和M的数量不同，在TIRP测试时，通常将N设为6，M设置为12进行采样测试。式（1）为总全向辐射功率（TIRP），EIRP表示单方向、单极化下的峰值等效全向辐射功率，其下标表明测试时的极化情况。

3 测试系统的组成

基于球形测试方法，在实际测试应用中主要采用了分布轴系统和组合轴系统。系统使用支撑夹具固定被测设备（EUT），结构应能够满足对移动终端进行自由空间、人头手模型等测试条件的要求，并且系统材质使用射频透明材料，以保证测试结果的准确。

分布轴系统是指两个旋转轴相互独立，见图3(a)，此时测量天线围绕Theta轴转动，EUT围绕Phi轴转动。组合轴系统的两个旋转轴相互结合在一起，见图3(b)，此时是在Theta轴定位器基础上加装Phi轴定位器，EUT同时绕两个轴旋转。

图3 典型分布轴系统（a）和组合轴系统（b）

基于以上定位系统定义两种测量扫描方法：

（1）圆锥切法：组合轴系统和分布轴系统均能实现圆锥切扫描方法。此时，扫描的轨迹为一系列θ角相同的点构成的圆锥。θ＝0°和θ＝180°时不用测试。测试过程中，测量天线定位在一个起始θ角，EUT绕Φ轴旋转360°，测量天线移到下一个θ角，重复上述步骤进行测量。在进行射频辐射功率和接收机性能测试时，为了减小EUT复定位引起的测量不确定度，Eθ和EΦ要求同时测试。

（2）大圆切法：组合轴系统和分布轴系统均能实现大圆切扫描方法。此时扫描的轨迹为一系列的Φ角相同的点构成的大圆。测试过程中，测量天线定位在一个起始Φ角，EUT绕θ轴旋转180°，测量天线移到下一个Φ角，重复上述步骤进行测量。在进行射频辐射功率和接收机性能测试时，为了减小EUT复定位引起的测量不确定度，Eθ和EΦ要求同时测试。

1.4 观察指标 颈淋巴结清扫术时间：从切开皮肤到颈淋巴结清扫组织离体的时间，参照麻醉记录单；术中出血量：负压吸引瓶中的血量与术中使用纱布浸透的估计出血量的总和；术后引流量：术后24 h的引流量；术后住院天数；术后早期并发症，如皮下积液、创口渗漏等。

图4为组合轴系统的试验配置，为了完成对终端天线辐射性能的测试，需要对整个辐射球面进行扫描，被测终端不仅要绕Theta轴旋转，还需要绕Phi轴旋转。

图4 组合轴系统典型试验配置

图5为分布轴典型测试配置，Theta轴和Phi轴通过暗室中相互独立的定位器分别进行旋转。

图5 分布轴系统典型试验配置

4 TD-LTE移动终端辐射性能测试实例

通常情况，移动终端的TIRP测试需要进行自由空间、头手模型在内的多种试验布置，为了简述测试方法，本文仅按照典型的自由空间试验布置进行TIRP测试。

4.1 测试布置

试验开始前将EUT置于转台上方，三维旋转轴的中心为无线终端听筒位置。具体布置如图6和图7所示，其中，无线终端纵向长轴为Z轴，右手法则定义X和Y轴。

图6 自由空间坐标系统试验布置原理图

图7 采用组合轴系统的试验配置图

4.2 系统设置

按照标准中最大输出功率测量定义的参数调整LTE基站模拟器的参数，设置TD-LTE系统的上下行时隙配置以及特殊时隙配置，在无线终端与基站模拟器之间建立起环回测试模式，在测量过程中，系统模拟器向EUT发射功控指令，以保证EUT在整个测量过程中以最大功率发射，在EUT所支持频段内选择高、中、低三个不同的信道进行测试。

本次测试选取39，40两个频段进行试验，具体设置情况参见表1。

表1 TD-LTE射频辐射功率测试信道列表

频谱分析仪设置为零扫宽，使用基站模拟器触发信号对频谱仪进行外触发，基站模拟器触发信号为每一帧起始位置，调整频谱分析仪扫描时间以及测量时间窗口，使其测量时间窗与上行子帧时间重合。以帧结构1为例，0ms～2ms为两个下行子帧，2ms～4ms为两个上行子帧。因此设置基站模拟器扫描时间为4ms，时间窗口起始于2ms，结束于4ms。设置频谱分析仪分辨率带宽及视频带宽大于上行RB所占带宽，至少为5MHz，根据所选上行RB位置为频谱分析仪调整合适的测试频偏，使其接收带宽恰好与所选测试频带重合，使用RMS检波方式。

若基站模拟器无法输出触发信号，或频谱分析仪无法进行外触发，则设置频谱分析仪为Burst或Video触发方式，扫描时间略大于上行子帧持续时间，不使用测量时间窗口功能。以帧结构1为例，上行子帧两个一组，持续时间为2ms，因此设置扫描时间为2.25ms。分辨率带宽、视频带宽、检波方式、以及测试频偏设置与外触发方式的设置相同。

4.3 测量结果

图8、图9为采用上述测试系统对某款TD-LTE移动终端进行天线辐射性能测量的结果：

图8 频段39天线辐射性能测试图

图9 频段40天线辐射性能测试图

5 结束语

本文通过采用OTA测试系统，按照YD/T 1484.6-2013的相关要求进行仪表及系统设置，对TD-LTE终端的天线辐射性能进行了实例测试及验证，同时指出了在系统设置及测试时需要注意的问题，对于实验室及设备厂商进行天线评估测试具有参考意义。

[1] YD/T 1484.6-2013．无线终端空间射频辐射功率和接收机性能测量方法 第6部分：LTE无线终端

[2] YD/T 1484-2011．移动台空间射频辐射功率和接收机性能测量方法

“中国广播电视科技创新奖（2014）”评奖报名活动正式启动

2014年“中国广播电视科技创新奖”评选报名日前正式启动。“中国广播电视科技创新奖”由中国科学技术部批准设立，设奖证书号：国科奖社证字0158号。这项一年一度的行业重大评选活动旨在奖励我国广播电视设备科学进步方面作出较大贡献的组织和个人，以推动我国广播电视事业的创新和发展。

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2014中国广播电视科技创新奖将设置三大类奖项，广播电视科技创新产品奖、广播电视科技创新企业奖、广播电视科技创新个人奖。欢迎各企业、单位积极报名参与2014年科技创新奖评选活动，共同促进我国广播电视行业的发展与进步！

评奖办公室联系电话：010-64823776/64823876

联系人：史红新 王静 隋喆

The Analysis of the TIRP Test Method for LTE Mobile

Liu Wei
(The State Radio Monitoring Center Testing Center, Beijing, 100041)

Total Isotropic Radiated Power (TIRP) is the most important test case for the mobile. The standard YD/T 1484.6-2013 which described the test method and limits for the LTE mobile has been published. The article described the announcement through the test analysis according to the standard.

TIRP; TD-LTE; OTA test system

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.12.004

TN9929.5文献标示码：A

1672-7274（2014）12-0020-04

LTE有源天线组网技术研究与验证资助项目（No. 2013ZX03001018-005）。

刘新浩，男，1985年生，硕士，工程师，主要研究方向为无线电检测技术，频谱检测技术。

许巧春，女，1982年生，硕士，高级工程师，主要研究方向为无线电检测、公众移动通信技术。

李晓帆，女，1984年生，博士，工程师，主要研究方向为认知无线电、公众移动通信技术。

王小波，男，1982年生，博士，工程师，主要研究方向为深空通信、无线电检测。