采用頻譜分析儀分析手機無(wú)線(xiàn)通信測試技術(shù)

本文將對手機無(wú)線(xiàn)通信中遇到的問(wèn)題提出相應的解決方案。隨著(zhù)國家發(fā)放3G牌照運營(yíng)許可證，中國進(jìn)入了3G時(shí)代。面對這新的機遇和挑戰，無(wú)論是通信運營(yíng)商還是手機制造商都開(kāi)始進(jìn)行新一輪激烈的競爭。手機在進(jìn)行通信時(shí)存在著(zhù)頻段控制、通信質(zhì)量檢測和信號大小控制等問(wèn)題。被射頻工程師稱(chēng)為“射頻萬(wàn)用表”的頻譜分析儀在頻譜分析方面的絕對優(yōu)勢可以幫助解決這些問(wèn)題。

問(wèn)題一：各個(gè)通信運營(yíng)商要控制自己的通信頻段

國際電聯(lián)對通信的頻段進(jìn)行了嚴格的定義，工業(yè)和科學(xué)通信、固定和移動(dòng)業(yè)務(wù)、衛星通信等通信方式都必須在各自的頻段內進(jìn)行，即使在同一個(gè)頻段內各種業(yè)務(wù)的通信也有嚴格的定義。如果通信的頻段帶寬超出自己分配的范圍，不僅會(huì )干擾其他通信且會(huì )影響自身的通信能量。所以需要對通信的帶寬和信號能量集中程度進(jìn)行測試。

問(wèn)題二：需要確保通信信號的質(zhì)量

在手機無(wú)線(xiàn)通信的時(shí)候，通道中會(huì )有各種噪聲混在里面，而噪聲導致通信信號的質(zhì)量變差，所以需要對通信通道的信噪比進(jìn)行測量。

問(wèn)題三：在手機無(wú)線(xiàn)通信系統中會(huì )存在著(zhù)呼吸效應和遠近效應

在無(wú)線(xiàn)通信系統中，當一個(gè)小區內的干擾信號很強時(shí)，基站的實(shí)際有效覆蓋面積就會(huì )縮??；當一個(gè)小區的干擾信號很弱時(shí)，基站的實(shí)際有效覆蓋面積就會(huì )變大，這就是呼吸效應。簡(jiǎn)而言之，呼吸效應表現為覆蓋半徑隨用戶(hù)數的增加而收縮。由于手機用戶(hù)在一個(gè)小區內是隨機分布的，而且是經(jīng)常變化的，同一手機用戶(hù)可能有時(shí)處在小區的邊緣，有時(shí)靠近基站。如果手機的發(fā)射功率按照最大通信距離設計，則當手機靠近基站時(shí)，功率必定有過(guò)剩，而且形成有害的電磁輻射，這就是遠近效應。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是根據通信距離的不同，實(shí)時(shí)地調整手機的發(fā)射功率，即功率控制。這就需要對通信信號的大小進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

頻譜分析儀可以很好地解決上述三個(gè)問(wèn)題，下面以RIGOL公司推出的DSA1030A頻譜分析儀為例，詳細介紹如何進(jìn)行測試。DSA1030A 頻譜分析儀頻率范圍為9kHz～3GHz，顯示平均噪聲電平DANL為-148dBm，相位噪聲典型值-88dBc/Hz @（偏移10kHz）, 全幅度精度小于1.0dB，可以幫助解決手機應用中遇到的問(wèn)題。同時(shí)，DSA1030A頻譜分析儀還具有豐富的一鍵測量功能，可以應對各種復雜的需求。以下以測試一個(gè)TD-SCDMA信號為例，說(shuō)明頻譜分析儀的作用。

對于問(wèn)題一和問(wèn)題二可以采用DSA1030A頻譜分析儀中的ACP鄰道功率測量和OBW占用帶寬測量來(lái)解決。領(lǐng)道功率測量可以測量主道功率、前一信道和后一信道的功率、以及主道與上下鄰道之間的信噪比測量，圖1中左下方為測量結果。用戶(hù)根據特定的需要靈活設置主道帶寬、鄰道帶寬以及主道和鄰道之間的間距的大小，圖1中右下方為測量設置值。通過(guò)利用領(lǐng)道功率測量的功能可以清楚地測出通道通信的能量大小以及通信的信噪比。從圖1可以得出主道能量為 -10.69dBm且基本上集中在1.6MHz的帶寬內，符合TD-SCDMA信號每個(gè)載波的帶寬為1.6MHz的要求。鄰道抑制為-51.32dB和 -51.66dB，可以滿(mǎn)足一般的需要。



圖1 利用ACP測量信號的能量和信噪比

OBW占用帶寬功能可以檢測自己關(guān)心部分的能量是否在特定的帶寬內。通過(guò)設置功率比為99%，測得該信號在帶寬1.396666MHz內包含了 99%的能量。

對于問(wèn)題三可以利用DSA1030A頻譜分析儀中的Pass/Fail功能來(lái)解決。用戶(hù)根據實(shí)際的需求提前編輯好兩條標準跡線(xiàn)即測量的上限和下限，開(kāi)啟該功能后會(huì )對測量結果進(jìn)行統計通過(guò)率。在測量失敗的時(shí)候會(huì )自動(dòng)停止測量，查看測量失敗的頻率和幅度。如圖3所示，利用Pass/Fail功能監控信號的大小。

圖2 利用OBW測量信號能量集中度