1、射频测试方法123分析解析射频测试方法 校验仪器一 信号发生器与频谱仪的连接将信号发生器1的信号输出口与频谱仪的接口(输入口)用电缆短接(频谱仪输入口接一个30dB衰减器，假设与信号发生器1连接的一点为：B点，如图1示)。 图1：测频谱仪所接衰减器与电缆的损耗连接图二 设置中心频率、带宽、参考电平给信号发生器1与频谱仪上电。设置信号发生器1的频率(所设频率为被测直放机中心频率，在信号发生器1上按顺序按下以按键)：按 “FREQ”(频率设置)“875”“MHz” ；设置频谱仪的中心频率、扫频宽度、带宽(在频谱仪上按顺序按以下按键)：按 “FREQ”(中心频率)“875”“MHz” ；按“SPAN
2、”(扫频宽度)“5”“MHz” ；按“RBW”(分辨率带宽)“30”“KHz” 。三 损耗计算1频谱仪连接电缆与衰减器的损耗(连接图如图1示)：按下信号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，输入0dBm的信号(按 “0” ，再按 “dBm” ，设Lin1=0 dBm，若是使用型号为HP8647A的信号发生器，在输入“0dBm” 的信号后还需按一下信号开关按键“RF” ) ，此时频谱仪右上角有一读数为-30dBm(设b1=-30dBm，查看读数的位置如图3所示)，则根据公式P1损耗= Lin1-b1=0-(-30)=30 (dB)，得出频谱仪所接出的电缆与负载的损耗是30dB即B点到频谱仪输
3、入口的损耗(此数在算功率时要用到)。2从信号发生器1到频谱仪的损耗(连接如图2示)：将与信号发生器1连接的电缆拧下(B点，如图2示)，在信号发生器1的信号输出口与信号发生器2的信号输出口(各接一根电缆到二功分器的接口上(该接口为在二功分器的同一边)，再从二功份器的另一接口接一电缆，该电缆的另一端接一个30dB的衰减器，设衰减器的另一端为A点，用一个大双阴将A点与B点连接起来(如图2示)。按信号发生器1按键“AMPT”(参考电平) ，输入0dBm的信号(按“0” ，再按“dBm” ，设Lin2=0 dBm ，若是使用型号为HP8647A的信号发生器，在输入“0dBm的信号”后还需按一下信号开关按
4、键“RF”) ，这时频谱仪上会出现一个波形(见图3，若使用型号为HP8591A频谱仪，还需按一下频谱仪的按键“SIGNALTRACK”)。在频谱仪的右上角会显示该信号的频率为875MHz，信号的强度为-64dBm(设b2=-64dBm，查看读数的位置如图3所示)，则根据公式P2损耗= Lin2-b2=0-(-64)=64 (dB)，得出从信号发生器1到频谱仪之间连线的损耗就为64dB(此数在算增益的时候要用到)。图2：测信号发生器与频谱仪之间连线的损耗连接图图3：频谱仪读数示意图 测试内容及其测试方法在测试中，由于有上行信号与下行信号，因此，在测试项目里也分上行与下行，如上行增益、下行增益等，
5、但对于同一个测试项目来讲，测试上行与测试下行的方法是一样的，只是从仪器到设备的接线不同，接线如下示：测试上行：将A点与直放机重发端连接起来，将B点与直放机施主端连接起来(如图4)；测试下行：将A点与直放机施主端连接起来，将B点与直放机重发端连接起来(如图5)。对于具体指标要求见测试表，以下我们以测试无线室外主机下行(SGR-331D-10)为例进行解说各项测试内容以及操作方法。图4：测试上行时仪器与被测直放机的连接图 图5：测试下行时仪器与被测直放机的连接图首先给设备上电并进行机型设置，打开设备的电源，注意是用交流还是直流(直流又分+24V与-48V)。待监控盒自检完后，监控盒显示屏第一行会出
6、现：GUOREN-CDMA的显示，然后设置机型，操作监控板按键进入隐藏菜单(先按一下“Menu”键，然后按顺序按：“Esc”、“Up”、“Down”键)，然后按“Set”键，显示屏上会有光标在闪烁，这时按“Up”或“Down”键选择所要设备号，选定后按“Set”键进行确定。若是测试GSM与EGSM设备还需设置载频号，在设置完机型后，按一下“Esc”键，回到第一级菜单，按两下“Set”键进入第二级菜单，然后按“Up”或“Down”键翻到菜单“Freq1_UP”(上行载频1)，按一下“Set”键，在数字处会有光标在闪烁，设置对应的载频号，然后按下“Set”键进行确认(有关各机型的载频号及对应的载频
7、点参见表1)，同样方法设置“Freq1_DN”(下行载频1)，设置完后菜单会显示锁定状态(Lock)。311D-10设备还需设置中心频率微调方法，按“Up”或“Down”键翻到菜单“Freq Mode”，然后按“Set”键，显示屏上会有光标在闪烁，这时按“Up”或“Down”键选到“Auto”(自动)，选定后按“Set”键进行确定。按一下“Menu”键回到主界面。然后可以开始以下测试：一 增益1增益是指工作范围内直放机对输入信号的放大能力。2测试条件要测试增益，必须满足以下几个条件：第一，在不起控的前提下(不起控就是指：当信号发生器1的输入减少1dB信号时，在频谱仪看到的读数也跟着减少1dB的
8、，则为不起控状态)；第二，在监控盒不衰减的情况下，也就是监控盒菜单“ATT1_DN” ，“ATT2_DN”数字显示都为“0” 。3 测试方法第一步，功能检测：按一下“Menu”键，显示屏第一行会出现：“SGR-331D V3.12”的显示项(“331D”是表示机型，“V3.12”是表示程序版本号)，连续按两下“Set” 键进入监控第二级菜单，把“ATT1_DN”(下行增益衰减1)，“ATT2_DN”(下行增益衰减2)都衰减到“0”(操作方法：按下“Up”或“Down”键实现所要菜单的选择，翻到所要的菜单后，按下“Set” 键，在数字处会出现闪动光标，此时按下“Up” 或“Down”键实现数字增
9、加或递减的控制，当数字为“00”时按下“Set”键即可将所选数据写入)，将“PASW_DN”(下行功放开关)设置成“ON” (打开)状态(操作方法：按下“Set” 键，在“ON”或 “OFF”处会出现闪动光标，此时按下“Up”或“Down”键实现“ON”和“OFF”的切换，将其切换到“ON” ，再按下“Set”键即可将所选状态写入)，在完成以上操作后就可开始测试增益。第二步，增益数据的读取：将信号发生器1的频率(FREQ)设置为875MHz，频谱仪的中心频率(FREQ)设为875MHz，扫频宽度(SPAN)设为5MHz，分辨率带宽(RBW)设为30KHz后(这些在校验仪器时已经设好，所以在这里
10、可以不用再设置)，将“AMPT”(参考电平)设置为-36dBm(设为36是为方便计数)按下信号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，输入-36dBm的信号(按“-36” ，再按“dBm” ，设Lin3=-36dBm，若是使用型号为HP8647A的信号发生器，在输入“-36dBm” 的信号后还需按一下信号开关按键“RF”)，此时频谱仪的右上角有一读数为“-10dBm” (设b3=-10 dBm，查看读数的位置如图3所示；这时须检测直放机是否处于不起控状态：减少或增加输入信号，如将输入信号变为-38 dBm，这时频谱仪显示读数为-12dBm，则说明直放机处于不起控状态)，则根据公式G增益= b
11、3- Lin3 +P2损耗= -10-(-36)+64=90 (dB)，得出我们的增益为90dB(P2损耗=64dB，校准时算出的数据)。注：在增益不够的情况下，可调节机箱里的下行功放右边的增益调节电位器“MC孔” ，向最大方向调节(模块上有箭头的一边为大 “ ” )，还可以调节低噪模块的“MC孔” 。二 增益调节范围1增益调节范围是指在监控盒能设置增益衰减的最大数值，即不衰减与衰减31dB时的增益差值，就是衰减范围。2测试方法在测试增益的状态下，翻到监控盒菜单“ATT1_DN”(下行增益设衰减1)，按下“Set”键，在数字处出现闪动光标，此时按下“Up” 或“Down”键实现数字增加或递减的
12、控制，当数字为“01”时按下“Set”键， 这时在频谱仪上就会看到减少1个dB(查看读数的位置如图3所示)。在监控盒上分别衰减1、2、4、6、8、16、31dB，查看频谱仪上读数是否是衰减后的读数(正常时监控盒显示衰减多少，频谱仪上看到的读数就会少多少，如频谱仪上显示-10dBm，这时在监控盒上设置衰减20dB，则频谱仪会显示-30dBm)，在监控最多只能衰减31dB，就可得出增益调节范围为31。用同样的方法测试“ATT2_DN”(下行增益衰减2)。三 增益调节步长1增益调节步长是指调节增益衰减时每次操作的递增值或递减值，即在监控盒操作时最少一次衰减的数值，就是步长值。2测试方法在测试增益的条
13、件下，在监控盒的菜单“ATT1_DN” ，“ATT2_DN”上操作 ，在操作中每次数值的增加或减少都以“1”为单位，则增益调节步长为1dB。四 最大输出功率1最大输出功率是指设备工作时能达到的最大功率值。2测试条件在起控的条件下测试(起控是指当我们输入电平增加1dBm或2dBm时，输出功率保持不变，就是起控)。3测试方法第一步，估算起控点：方法是用最大输出功率值减去最大增益值再加上信号发生器所接衰减器的衰减值，即假设最大输出功率为40dB，最大增益为90dB，已知衰减器衰减30dB,那么40-90+30=-20 dB，这个就是起控点(但此方法有一定的误差)。第二步，设置起控电平(信号)：按下信
14、号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，输入-20dBm的信号(按“-20” ，再按“dBm”)，然后在此基础上按“ ”键(递增键)加大输入电平(电平的步长可以调成为0.1或1，按“INCR SET” “0.1”或“1”“dBm”)，加大输入电平的同时，频谱仪上的波形会随着电平的加大而上升(在加大信号同时，若发现波形快到达频谱仪的顶部时则需要重新设置频谱仪的参考电平，按“AMPT SETUP” ，调节微调旋扭修改参考电平，使波形不过顶部，若超过顶部，会读数不准确及损坏仪器)，直到加大信号后频谱仪的波形没有上升、显示值没有变化(查看读数的位置如图3所示)，就说明已经起控(如信号发生器1输入电
15、平为-18 dBm，这时将电平加大为-16dBm，加大后，频谱仪上的波形没有上升，显示值也没有变化，则为起控，-18 dBm为起控电平)。第三步，最大输出功率的计算：在起控的条件下，输入的信号与A点到信号发生器1输出口的线损都不计入，只计重发端到频谱仪的损耗即B点到频谱仪输入口的损耗。已知重发端电缆到频谱仪的损耗P1损耗=30dBm(校准时算出的数据)，频谱仪上的读数为10 dBm(设b4=10 dBm，查看读数的位置如图3所示)，则根据公式：Pmax功率=P1损耗+ b4=40(dBm)，得出最大输出功率为40dBm。另外，在已经起控的时候，功率不够时可以调节下行功放上面的PC孔，向最大的那
16、个方向调节(模块上有箭头的一边为大“ ” )，要小时向相反方向转。五 功率检测测试功率的状态下，在监控盒上翻到菜单“PO_DN”(按下“Up”或“Down”键实现所要菜单的选择)，从频谱仪上所测功率与监控盒所显示的功率相比较，最大误差不能超过2 dB。在最大功率时，假设从频谱仪算的功率为40dB时，监控盒 菜单“PO_DN”就应该检测到40dB，可以有误差但不能超过2dB，在改变输入电平使功率输出为38、36等，在与监控盒相比较，误差不超过2dB，为功能正常。六 过功率检测在测试功率的状态下，设置监控盒上的“OVERPLMT_DN”(下行门限)为“0”(操作方法：按下“Up”或“Down”键实
17、现所要菜单的选择，翻到所要的菜单后，按下“Set” 键，在数字处会出现闪动光标，此时按下“Up” 或“Down”键实现数字增加或递减的控制，当数字为“00”时按下“Set”键即可将所选数据写入)，把输出功率设置大于“0”(如10dB)，一分钟后，翻到监控盒菜单“OVERP_DN”(下行功率检测，按下“Up”或“Down”键翻到所要菜单)，该菜单下就显示异常(Abnormal)，把下行门限设回去时(设为“40” )，再翻到菜单“OVERP_DN” ，会显示正常(Normal)，则说明该检测功能正常。注，门限值不一定要设为0，只要能保证输出功率比所设门限值大就能测此功能。七 输出驻波检测在测试功率
18、的状态下，调节信号发生器1的输入电平 (AMPT)，改变设备的输出功率(按“AMPT” ，然后再按“ ” (减少电平)，直至使得直放机输出功率为20dB时(从频谱仪上的读数为-10dB，查看读数的位置如图3所示)，断开重发端到频谱仪的连接电缆(形成全反射)，此时，监控盒的菜单“VSWR_DN”(下行驻波检测，按下“Up”或“Down”键翻到所要菜单)会显示异常(Anormal)，从新接上电缆时，会显示正常(Normal)，表示功能正常。八 功放开关在测试增益或功率的状态下，翻到监控盒菜单“PASW_DN” ，置为OFF状态，频谱仪上的波形会消失，置为ON时，频谱仪上会显示波形，表示功放开关正常
19、。(操作方法：按下“Up”或“Down”键翻到所要菜单择，然后按下“Set” 键，在“ON”或 “OFF”处会出现闪动光标，此时按下“Up”或“Down”键实现“ON”和“OFF”的切换，将其切换到所要的状态，再按下“Set”键即可将所选状态写入)。九 自动电平控制1自动电平控制是指当直放站工作于最大增益且输出为最大功率时，增加输入信号(电平)，直放站对输出信号(电平)的控制能力。2测试方法第一步，设置起控电平：输入在测最大功率测得的起控电平-18 dBm，按下信号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，输入-18dBm的信号(按“-18” ，再按“dBm”)。第二步，自动电平控制检测：在起
20、控电平的基础上加大10dBm的电平(如之前测得的起控电平为-18dB，则按下信号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，输入-8dBm的信号(按“-8” ，再按“dBm”)，这时看频谱仪上的显示值(查看读数的位置如图3所示)有没有变化，正常时没有变化或者有变化但不超过2dB。 十 互调衰减 1互调衰减：当以工作频带内的两个信号输入直放站后，由于直放站的非线性而在其输出端口产生的互调产物，互调衰减是指直放机对这些互调产物的抑制能力。2测试条件要测试互调衰减，须满足以下几个条件： 第一，在最大输出功率回退3dBm(单路回退)；第二，两路输入的频率应间隔1.23MHz；第三，两信号的输入功率输出必
21、须一样平衡。3测试方法第一步，回退3dBm设置：在测试功率的状态下，假如输入-18dBm的信号，直放机已起控，并且已知直放机最大输出功率为40dBm，这时按下信号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，再按“ ” 键(减少输入信号)，直至使设备输出功率下降到37dBm(即频谱仪上的读数为7dBm，查看读数的位置如图3所示)，然后按一下信号开关健“RF”关闭信号发生器1的发射信号。第二步，设置信号发生器2的中心频率：打开信号发生器2电源(在信号发生器2上按顺序按下以按键)：按 “FREQ”(频率设置)“876.23”“MHz” (设置的频率为“876.23MHz” ，与1号源频率间隔1.23M
22、Hz)，按下信号发生器1的按键“AMPT”(参考电平) ，输入-18dBm的信号(按“-18” ，再按“dBm”)，然后进行微调(微调时可改变电平输入的步长，按“INCR SET” “0.1”或“1”“dBm”)， 使得功率输出与1号源的输出功率平衡(都为37dB)，即频谱仪上的读数为7dBm(查看读数的位置如图3所示)。第三步，互调衰减的计算：把信号发生器1、2同时打开(分别按一下两信号发生器的信号开关键“RF”)，这时，频谱仪上就出现图6所示的波形。首先选取出两主信号旁的小信号，两主信号旁的信号是三阶信号，在三阶信号旁边的信号叫五阶信号，在一般情况下，三阶信号比五阶信号大，但有时也有五阶信
23、号比三阶信号大的时候，在读数时，无论是三阶信号还是五阶信号，选信号较强的那个就可以(见图6)，选取方法：在频谱仪上按“PEAK SEARCH” ，再按“NEXTPK RIGHT”(这时mak的标记点会移动，如图6示)，旋转微调旋扭使得“mak”移动，将“mak”标记到三阶信号与五阶信号上，选取最大的读数，如果这时所读的值是左边的值-44dBm(设b5= -44dBm)为最大(如图6)，则根据公式：P3互调衰减= b5+P1损耗= -14(dBm)，得出互调衰减为-14dBm。圆点为mak点图6：互调衰减的波形图 图7.1 (测下行时调节孔) 图7.2(测上行时调节孔) 图7：测试互调衰减时模块
24、上调节孔示意图注，在测试互调时，有时频谱仪的扫频宽度“SPAN”可能不够，这时按“SPAN”下边的微调旋扭，按逆时针方向转动直到能看到三阶与五阶信号即可(选取参考电平要适中)。在互调不够的情况下，可以调节功放模块调节孔(如图7.1，一般调调节孔1，调了还不够时再调调节孔2 ；如是测上行则调上行功放调节孔，如图7.2)，进行反复的调整，使互调分量尽量小(调节后须重新去看一下增益、功率有无变化，方法与之前测增益、功率一样)，若调节到最小而互调指标还差1到2dB时，可回到最大输出功率检测，用调笔把下行功放模块上的PC孔，使功率下降1dB(即输出功率为39dB，方法如测功率一样)，然后再测互调。十一
25、杂散发射1杂散发射是指正常工作时无用频率分量的功率辐射。2测试条件在不加信号的时候测试杂散发射。3测试方法第一步，设置频谱仪的扫频宽度 (在频谱仪上按顺序按以下按键)：按“SPAN”(扫频宽度)“20”“MHz” 。第二步，杂散发射的计算：在不加信号的前提下(即按下信号发生器1的信号开关键“RF”，将其置为“OFF”)，把频谱仪的参考电平“AMPT” 设到能看到直放站的低噪包就可以(按 “AMPT” ，调节微调旋扭)，低噪包如图8所示，在频谱仪上按“PEAK SEARCH”键选取一个最高点(选取后移动点会停在最高点上面)，用所读的值减去30dB的衰减，假设该点为-56dBm，那么减30dB可得
26、出带内杂散为-26dBm。所读的数值必须是带内的(如图8示)。图8：杂散发射波形图十二 带内波动(使用网络分析仪ADVANTEST R3765CG)1带内波动是指在工作频带内最大和最小电平的差值。2仪器的设置打开网络分仪的电源开关，等仪器自检完毕，仪器的显示屏下边显示START 300KHz，STOP3.8GHz，上边显示CH1 S11 LOGMAG REF 0.0000dB，5.0000dB(如图9示)，设置中心频率、扫频宽度、通道 (按顺序按以下按键)：按 “CENTER”(中心频率)“875”“MHz” ；按“SPAN”(扫频宽度)“30”“MHz” ；按“CH2”(通道2) ；按“SC
27、ALE”(刻度)“1”“dBm”(X1键) ；按“MENU”“POWE”“0”“dBm” (X1键)“MKR ” “ACTTIVATE MARKER”“MARKER1”“870” “MHz” “MARKER2”“880”“MHz” 。图9：网络分析仪开机后画面3仪器的校准将PORT1口接的电缆与PORT2口接的电缆用大双阴连接后(如图10示)，按“CAL”键，按“NORMALIZE”键传输校准，菜单颜色变深，此时，按“MKR”键，按“ACTTIVATE”键，这时MAK1和MAK2均显示0.001dB，表示传输校准。图10：网络分析仪校准时连接图4仪器与设备的连接将网络分析仪的PORT1口接上衰
28、减器1，PORT2口接衰减器2(30dB标准衰减器)，测上行时PORT1接重发端，PORT2接施主端 (如图11示)；测下行时PORT1接施主端，PORT2接重发端(如图12示)图11：测试上行带内波动时仪器与被测直放机的连接图图12：测试下行带内波动时仪器与被测直放机的连接图5测试条件直放机为不起控状态(PORT1口加的衰减器1衰减约为60dB)测试带内波动。算衰减值：一般用最大功率值减去最大增益得出最初加衰减器的值，然后观察直放机有没有起控，若起控则继续加大，一般加到让直放机不起控的衰减值然后再加几个dB衰减即可。如加到52 dB时直放机不起控，这时为安全起见，加一个60 dB衰减器。6测
29、试方法第一步，设置参考电平：打开被测直放机的电源，待直放机自检完毕，仪器上应有波形，若看不到波形，则需要改变参考电平，按按顺序按以下按键“SCALE”(刻度)“REFVALUE”(参考电平)“UP”或“DOWN”(或转动仪器右上角的旋扭)，还可以直接输入数值，按“REFVALUE”“-45”“dBm” (X1键) 。第二步，带内波动的计算：算法是波形的波峰与波谷的差值，就是带内波动值，假设如图13所示，A点为波形的波峰，B点为波形的波谷，设C为A 与B之间的差值，则C值就是带内波动(A与B 的两点必须在我们工作带宽才是有效的，即在图13中标有“1”与“2”之间的区域内，如图13上的D点，由于在
30、“2”之下，所以不能将D点算为波谷。)在确定波峰与波谷的后 ，为准确读其数值，可以把MKR标记到波峰A点，方法是按“MKR”“MODE MENU”“REF MKR” ，旋转旋扭到B点 ，这时仪器的左上角就会显示dB值(如图13示)，也就是A与B的差值C，即是带内波动值。带内波动值图13：带内波动波形图十三 3dB带宽13dB带宽是指以中心频点偏离边带3 dB测试带宽值。2测试条件在测试带内波动的状态下测试3dB带宽。3测试3dB带宽在测试带内波动的状态下，在网络分析仪上按“MKR”键，再按“ ACTIVATE MARKER”键，设置下行的中心频率为875MHz，按“MKR ”“MKR SEAT
31、CH OFF ” “FLTR ANA OFF” “WIDTH VALUE”(带宽)“3”“dB” ，表示测试的为3dB带宽，按“FLTR ANA ON OFF”“ON”(当ON窗口颜色变深即为选中，如图14上示) “DISPLAY MODE” “REL”(REL的颜色变深则为选中) ，操作完后，在仪器的右上角就会显示3dB带宽，在中心频率左、右3dB的带宽(如图14示)。读取L.F(左边带宽)和R.F(右边带宽)的值就是3dB带宽值。C.F表示中心频率值，BW表示3dB带宽(如图14示)。读取数值图14：3dB带宽波形图十四 电压驻波比1电压驻波比是指直放站输入端(或输出端)输入信号(或输出信号)与反射信号的比值。2仪器的设置与校准打开仪器的电源：连接电缆如图15所示，PORT1接电缆(电缆之间不加衰减器，设另一端口为C点，如图15)，驻波只用一个端口就可以，设置起始频率按“START”“810”“MHz” ，设置结束频率按“STOP” “890”“MHz”(设的频率可包括上下行也可单独针对上行或下行)，按“MENU” ，按“POWR” 键设为0dB，按“MENU”“ S11 REFL FWD” “CAL”“CAL MENU”“ 1PORT FULL CAL” ，将C点接上开路器
