码分多址直放站部分指标测试方法

江苏省质量技术监督通信产品质量检验站 钱思齐

本文就中国电信集团直放站产品集中采购技术规范中的若干测试项目和方法结合平时测试中遇到的一些问题进行探讨。

1 输出功率和增益及自动电平控制

1）指标要求。

最大输出功率要求在标称功率的＋2 dB与－1 dB之间。

当输入信号电平增加小于等于10dB时，输出功率变化量应保持在最大输出功率的±2dB之内；当输入信号电平增加大于10dB时，输出功率变化量应保持在最大输出功率±2dB之内或关闭。

当标称最大输出功率Pom≤33dBm时，最大增益Gm≥50dB；当Pom＞33dBm时，Gm≥55dB；无线直放站Gm≥85dB。

2）指标重要性。输出功率和增益表征了直放站对信号放大的能力，增益和最大输出功率的不足都会影响覆盖范围。自动电平控制指标则表征了直放站对过功率输入时输出信号功率和直放站增益的控制调节能力，过功率输入时直放站应能自动降低增益以保证输出功率稳定在最大功率，若此指标不满足，直放站的功放可能工作在高负荷状态，影响功放模块的寿命。

3）测试方法。通常使用信号源和频谱仪测试（其中增益也可通过网络分析仪测试并观察带内波动），测试连接见图1。

需要注意的是，在测试上行功率比较小的设备时（通常上行输出功率小于0 dBm），如光纤直放站、干线放大器等，可以不通过衰减器而将输出直接接到信号分析仪，以提高仪表的动态范围。此方法适用于以下所有测试项目。

4）测试心得。集团规范中的测试方法为输入信号为CDMA（码分多址）单载波〔一路CDMA 1x信号或一路DO（data only）信号〕，调节其频率为直放站的中心频率，在直放站增益无衰减的情况下，逐步提高输入信号功率，直到频谱仪上的输出信号功率达到最大，此时频谱仪上的数据即为最大输出功率，其与输入信号功率的差则为最大增益。在此测试基础上，再将输入信号功率提高10 dB和15 dB观察直放站输出功率情况，便可用来测试自动电平控制指标。

上述方法对于大多数直放站的测试是方便有效的，但对于少数功放模块质量稍差的直放站，其最大输出功率的情况往往工作在功放的饱和区而非线性区，在测试过程中便会遇到如下情况：输出功率即将达到最高功率的情况下，输入功率每抬高1 dB，输出功率提高小于1 dB，继续抬高输入功率会使输出功率提高速度更慢直到输出功率不再变化，此时的增益较其线性工作区的增益要小。假设一种极限情况，测试一台标称功率20W（43 dBm）的直放站，实际测试结果如下：当输入信号功率为－13.0 dBm的时候输出功率为42.0 dBm（此时功放工作在线性区），算得增益为55.0 dB，自动电平控制测试的结果为输入信号提高10 dB，输出功率为42.8 dBm，输入信号提高15 dB，输出功率也为42.8 dBm，则测试指标符合规范要求。若以饱和区最大输出功率为测试结果情况如下：输入信号功率为－11.0dBm，输出功率为42.7dBm（此时功放工作在饱和区），算得增益为53.7 dB，自动电平控制测试的结果为输入信号提高10 dB，输出功率为42.8 dBm，输入信号提高15dB，输出功率也为42.8 dBm，则测试的最大增益不符合规范。可见因为测试方法的差异会造成两种截然不同的结果。实践中在经过多次测试后认为，应该以工作在线性区的情况作为检测结果。测试方法具体为：在第二种方法测得饱和区输入功率为－11.0dBm，将此输入功率降低10 dB即为－21 dBm，测得输出功率为34.0dBm，算得增益为55.0dB，以0.1dB为增量慢慢推高输入功率，发现当输入功率到达－13.0dBm时输出为42.0dBm而输入为－12.9 dBm的时候输出功率不到42.1 dBm，判断－13.0dBm为线性区的最大输入功率，记此功率为Linmax，并以此功率为输入功率进行增益和自动电平控制的测试。

2 杂散辐射

1）杂散辐射指标要求见表1。

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2）指标重要性。中国电信、移动、联通3家运营商的系统的工作频带十分窄且工作频率十分接近，若杂散辐射过大且落在其他运营商或他人系统的工作频率则会影响其正常工作，造成通信质量下降甚至瘫痪。从集团规范中的指标可以看出，杂散辐射指标被分为11个频段分别进行要求，在CDMA临近频段（806～821MHz和 885～915MHz）的要求最为严格，达到了小于等于－67 dBm。

3）测试方法。测试连接见图2。

电信集团规范的测试方法为：对于支持3载波以下（含3载波）的直放站，将信号发生器设置为三载波信号（2个1x信号，1个DO信号），对于支持4载波以上（含4载波）的直放站，将信号发生器设置为6载波信号（3个1x信号，3个DO信号），设置直放站增益最大，输入信号功率为Linmax，然后按照指标要求中的频段逐个观察各项指标。若信号发生器具有多音功能且能同时产生1x和DO信号，则可以只用一个信号源来替代上图中的两个信号源和合路器。

4）测试心得。直放站下行链路输出功率一般较大，而频谱仪允许输入最大功率一般都较小，所以测试过程中一般在频谱仪输入端串联一个50 dB的衰减器以保证仪表的正常工作。由于仪器设备本身的限制，测试选用的频谱仪性能一般为中档，在上述测试各频段的基底噪声大约为－85～－105 dBm，而由于50 dB衰减器的存在，基底噪声则被抬高至－35～－55 dBm，很明显不满足测试要求，无法观测部分频段的杂散辐射。可采用两种方法替代衰减器以满足测试要求：一种是用陷波器，即为带阻滤波器。此器件在大功率频段（对于电信直放站，上行为821～835 MHz，下行为866～880MHz）有50 dB的衰减，而其他频段均无衰减，频宽要求大于12.75GHz。陷波器的好处是可以一次性观察并记录杂散辐射的11项指标并且可以完全替代衰减器测试其余指标。但是由于其频宽和复杂性的限制，很少有生产商能设计，并且造价昂贵。另一种替代方法就是本机构使用的带通滤波器。此器件在要观察的频段内（如885～915MHz）为通带，没有衰减，而在大功率频段有50 dB以上的衰减，以此器件代替衰减器可以观测某一频段的杂散。带通滤波器的优点是设计简单，成本低廉，可以利用现有双工器进行改造。但缺点也很明显，一次只能观测一个频段的杂散，测试过程中需要多次更换器件以观测全频段的杂散。

3 互调衰减

1）指标要求。

工作频带内：≤－45 dBc/30 kHz。

工作频带外（偏离工作频带边缘之外2.5MHz）：

9 kHz～1GHz ≤－36 dBm/30 kHz；

1GHz～12.75GHz ≤－30 dBm/30 kHz。

2）指标重要性。互调衰减是指对互调产物的抑制能力。在各阶互调信号中，三阶、五阶、七阶信号非常可能落在通信频段内，而这些信号并非有用信号属于干扰电平，若直放站对这些信号的抑制度不够高的话很容易干扰本频点的有用信号。

3）测试方法。测试连接见图3。

互调衰减的标准测试方法为将信号发生器1的频率设置为该直放站工作频带范围内的中心CDMA指配频率，将信号发生器2的频率设置为比该直放站工作频率范围内的中心CDMA指配频率高1.23MHz；设置直放站增益为最大同时调节信号发生器l和2的输出电平（两信号发生器的输出电平相等），直至直放站达到最大输出功率值，用频谱仪测量互调产物。考虑到两个信号源的成本以及现在信号源的双音功能，一般测试用一个带多音功能的信号源即可完成。

4）测试心得。有少数直放站会出现如下情况，关闭信号源的双音功能，将输入功率提高至直放站输出功率为最大，保持输入功率不变的情况下打开双音模式，此时发现互调产物电平很高，抑制度很差，三阶抑制只有－20 dBc左右，五阶、七阶抑制度也只有－50 dBc~－60 dBc不等，远不满足测试指标。

在分析研究测试结果后发现，打开双音模式的瞬间，某些功放模块无法判断此电平究竟是互调电平还是有用信号，所以直放站没有对此电平进行处理并进一步将其抑制，导致以上情况的发生。考虑到实际工作场合中很少有突发的两个满功率电平同时出现，我们对上述测试方法进行了修改，若按上述方法测试时发现互调电平未被抑制则可以将输入电平降低10～15 dB并以0.1 dB为步进值缓慢推高电平至Linmax，此过程中观测互调产物的变化。这种方法在大部分情况下可以解决上述互调产物未被抑制的现象。

4 邻信道功率比（ACPR）

1）指标要求（测量偏移量为750kHz和1.98MHz频率处）。

上行链路：750 kHz≤－42 dBc/30 kHz；

1.98MHz≤－54 dBc/30 kHz。

下行链路：750 kHz≤－45 dBc/30 kHz；

1.98MHz≤－60 dBc/30 kHz。

2）指标重要性。ACPR常定义为邻频率信道（或偏移量）的平均功率和发射频率信道的平均功率之比。邻信道功率比过差会导致本信道信号影响左右邻近信道的正常工作。因此电信集团规范中本指标作为极重要指标，要求严格测试，必须通过。

3）测试方法。测试连接见图4。

对于支持3载波以下（含3载波）的直放站，将信号发生器设置为3载波信号，对于支持4载波以上（含4载波）的直放站，将信号发生器设置为6载波信号，设置直放站增益最大，输入信号功率为Linmax＋5 dB，在频谱仪上观测ACPR。

4）测试心得。直放站的输入功率为Linmax＋5 dB。经过大量测试我们发现：直放站工作频带的底噪高低直接影响ACPR指标的好坏，而通带内的底噪高低虽与信号输入功率相关，却并无规律性。某些直放站在过功率输入的情况下（＋5 dB），其自动增益控制（AGC）模块介入工作，降低其增益以保证输出功率稳定在最大值（上述的自动电平控制指标也是此原理），由于功放增益的降低，此时通带内底噪会随之降低，使ACPR的指标优化；而另一些直放站由于功放模块质量低劣，多载波输入的情况下功放性能急剧下降，过功率输入的情况下（＋5 dB），通带底噪迅速升高，严重恶化ACPR指标。所以建议在测试ACPR指标时，在满功率Linmax和过功率（Lin＋5 dB）的情况下均测试一次ACPR来全面分析直放站的ACPR性能。

5 噪声系数N f

1）指标要求。

上行：室外覆盖用直放站Nf≤5 dB，室内覆盖用直放站Nf≤6 dB（在最大和最小增益下均能满足指标要求）。

下行：室外覆盖用直放站Nf≤5 dB（最大增益时），最小增益时Nf≤10 dB，室内覆盖用直放站Nf≤6 dB（最大增益时），最小增益时 Nf≤10 dB。

2）测试方法。测试连接见图5。调节直放站内部衰减来测试最大、最小增益下的噪声系数。

3）测试心得。Nf受环境影响较大，在下行Nf的测试过程中，由于环境中存在相对大功率的下行信号，Nf很有可能测试值偏大甚至无法测试。所以建议在屏蔽环境中进行下行Nf的测试。如果测试条件有限无法在屏蔽环境中测试，可以制作一个铁罩，将待测直放站和噪声源放入其中来测试Nf。此方法可能造成一定误差，具体偏差视铁罩屏蔽程度而定，无法定量分析，但其仍可以定性测量下行Nf。 ◆