什么是OTA測試

1.1 手機的無(wú)源測試和有源測試
當前在手機射頻性能測試中越來(lái)越關(guān)注整機輻射性能的測試，這種輻射性能反映了手機的最終發(fā)射和接收性能。目前主要有兩種方法對手機的輻射性能進(jìn)行考察：一種是從天線(xiàn)的輻射性能進(jìn)行判定，是目前較為傳統的天線(xiàn)測試方法，稱(chēng)為無(wú)源測試；另一種是在特定微波暗室內，測試手機的輻射功率和接收靈敏度，稱(chēng)為有源測試。OTA(Over The Air)測試就屬于有源測試。
無(wú)源測試側重從手機天線(xiàn)的增益、效率、方向圖等天線(xiàn)的輻射參數方面考察手機的輻射性能。無(wú)源測試雖然考慮了整機環(huán)境(比如天線(xiàn)周?chē)骷?、開(kāi)蓋和閉蓋)對天線(xiàn)性能的影響，但天線(xiàn)與整機配合之后最終的輻射發(fā)射功率和接收靈敏度如何，從無(wú)源測試數據無(wú)法直接得知，測試數據不是很直觀(guān)。
有源測試則側重從手機整機的發(fā)射功率和接收靈敏度方面考察手機的輻射性能。有源測試是在特定的微波暗室中測試整機在三維空間各個(gè)方向的發(fā)射功率和接收靈敏度，更能直接地反映手機整機的輻射性能。
CTIA(Cellular Telecommunication and Internet Association)制定了OTA(Over The Air)的相關(guān)標準。OTA 測試著(zhù)重進(jìn)行整機輻射性能方面的測試，并逐漸成為手機廠(chǎng)商重視和認可的測試項目。

1.2 OTA 測試的目的
目前只有通過(guò)FTA(Full Type Approval)認證測試的手機型號才能上市銷(xiāo)售，在FTA 測試中，射頻性能測試主要進(jìn)行手機在電纜連接模式下的射頻性能測試；至于手機整機的輻射發(fā)射和接收性能，在FTA 測試中沒(méi)有明確的規定,而OTA 測試正好彌補FTA 測試在這方面測試的不足。同時(shí)，終端生產(chǎn)廠(chǎng)家必須對所生產(chǎn)手機的輻射性能有清楚的了解，并通過(guò)各種措施提高手機輻射的發(fā)射和接收指標。如果手機輻射性能不好，將產(chǎn)生手機信號不好、語(yǔ)音通話(huà)質(zhì)量差、容易掉線(xiàn)等多方面的問(wèn)題，這也是客戶(hù)投訴比較多的問(wèn)題。
在手機通話(huà)時(shí)，由于人腦靠近手機天線(xiàn)，將降低手機的發(fā)射和接收性能，手機整機輻射的發(fā)射和接收性能都會(huì )降低。在手機研發(fā)過(guò)程中應定量測量人腦對手機的發(fā)射和接收性能的影響，進(jìn)行優(yōu)化設計，使發(fā)射和接收性能降低不能太大，即減少人體和天線(xiàn)的電磁耦合效應。
為考察手機的輻射性能，除考察手機天線(xiàn)的無(wú)源性能之外，整機的有源性能也是一個(gè)重要的考察方面。當前整機有源性能越來(lái)越受到終端廠(chǎng)商的重視，因此在手機輻射性能的考察中應將兩種輻射性能綜合起來(lái)考慮。目前終端天線(xiàn)廠(chǎng)商在研發(fā)中一般都要求天線(xiàn)供應商提供無(wú)源和有源測試報告。

2.OTA 測試及手機其他的主要參數
2.1 OTA 測試中的主要測試參數及相關(guān)計算在OTA 測試中，輻射性能參數主要分為兩類(lèi)：接收參數和發(fā)射參數。
發(fā)射參數有TRP、NHPRP；接收參數有TIS、NHPIS。
TRP(Total Radiated Power)：通過(guò)對整個(gè)輻射球面的發(fā)射功率進(jìn)行面積分并取平均得到。它反映手機整機的發(fā)射功率情況，跟手機在傳導情況下的發(fā)射功率和天線(xiàn)輻射性能有關(guān)。
NHPRP(Near Horizon Partial Radiated Power)：反映在手機的H面附近天線(xiàn)的發(fā)射功率情況的參數。
TIS(Total Isotropic Sensitivity)：反映在整個(gè)輻射球面手機接收靈敏度指標的情況。它反映了手機整機的接收靈敏度情況，跟手機的傳導靈敏度和天線(xiàn)的輻射性能有關(guān)。
NHPIS(Near Horizon Partial Isotropic Sensitivity)：反映手機在H面附近天線(xiàn)的接收靈敏度情況的參數。
對于手持終端，OTA 測試中還將考察終端在有模擬人頭情況下的上述參數，比較在有無(wú)模擬人頭情況下相關(guān)參數的變化情況。

2.2 其他有關(guān)的天線(xiàn)參數
在考察天線(xiàn)性能的時(shí)候，還有其他需要了解的參數如：APIP、Gain、Directivity、EIRP、ERP。
Gain(dBi)：在相同的輸入功率下，天線(xiàn)在空間某點(diǎn)的輻射功率與理想無(wú)方向性點(diǎn)源天線(xiàn)在同一點(diǎn)的功率的比值，該增益單位為dBi，手機天線(xiàn)廠(chǎng)家提供的天線(xiàn)測試報告中的增益一般以dBi 為單位。
Gain(dBd)：在相同的輸入功率下，天線(xiàn)在空間某點(diǎn)的輻射功率與理想半波偶極子天線(xiàn)最大輻射方向上功率的比值，該增益的單位為dBd。
Directivity：在相同的輻射功率下，某天線(xiàn)在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的功率與理想無(wú)方向點(diǎn)源天線(xiàn)在同一點(diǎn)產(chǎn)生的功率的比值。
Efficiency：天線(xiàn)輻射功率和天線(xiàn)輸入功率的比值。
APIP(Antenna Port Input Power)：加入到天線(xiàn)口的功率大小，是PA 輸出到天線(xiàn)口的功率大小。該功率大小主要跟手機的傳導發(fā)射功率大小有關(guān)。
EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)：等效全向輻射功率是天線(xiàn)得到的功率與天線(xiàn)以dBi 表示的增益的乘積，反映天線(xiàn)在各個(gè)方向上輻射的功率的大小。
PEIRP(Peak Effective Isotropic Radiated Power)：峰值等效全向輻射功率。
ERP(Effective Radiated Power)的概念與EIRP 相同，但ERP 是天線(xiàn)得到的功率與以dBd 表示的增益的乘積。

3.OTA 測試中的TRP 和SAR 指標的制約關(guān)系
TRP 反映的是天線(xiàn)遠場(chǎng)的輻射性能，而SAR 反映是天線(xiàn)的近場(chǎng)輻射性能。對于OTA 中的TRP 指標，一般是希望其TRP 比較大，這樣從PA 出來(lái)進(jìn)入天線(xiàn)的功率才被有效輻射，無(wú)線(xiàn)接口的連接性才比較好。在SAR 測試中，則希望TRP 數值比較小，這樣被人腦吸收的功率才比較小，保證能通過(guò)SAR 測試標準。因此，TRP 指標與SAR 指標是一對相互矛盾的指標，在天線(xiàn)設計中如何保證兩個(gè)指標都達到相關(guān)的標準，滿(mǎn)足設計需要，在天線(xiàn)設計的之初就得考慮。

以下是一些解決措施：
(1)選用合適的天線(xiàn)形式，最為重要。比如內置天線(xiàn)中的Monopole 具有效率高但SAR 也高的特點(diǎn)，因此在使用之前就應該對此有所認識，即Monopole 和人腦的耦合效應較強。PIFA 天線(xiàn)綜合性能較好，由于其靠近人腦的一側被PCB 的地遮擋，其高頻頻段在人腦方向比最大輻射方向有5-6dB的衰減，因此PIFA 天線(xiàn)的SAR 值比較低，是內置天線(xiàn)中比較理想的天線(xiàn)形式。
(2)在天線(xiàn)的設計之初就考慮SAR 問(wèn)題，主要在結構問(wèn)題上進(jìn)行設計，結合手機的結構選用合適形式的天線(xiàn)，保證天線(xiàn)性能的同時(shí)還滿(mǎn)足通過(guò)SAR 指標，比如采取將天線(xiàn)放置于PCB 的底部等措施。對于外置式的螺旋天線(xiàn)一般應注意天線(xiàn)與人腦之間的距離，保證滿(mǎn)足SAR 測試的需要。
(3)在設計后期發(fā)現SAR 測試超標，可通過(guò)調低天線(xiàn)性能的方式解決，如使用損耗稍大的材料等方法，這需要與天線(xiàn)廠(chǎng)家配合進(jìn)行。
(4)更改天線(xiàn)走線(xiàn)方式，調整方向圖等措施。
(5)在標準允許的情況下，降低PA 的輸出功率。
以上方法是在滿(mǎn)足SAR 和TRP 測試需要的情況下，取得兩者的折中。

4.總結
CTIA 的OTA 測試指標直接反映了手機的輻射性能，因此越來(lái)越受到測試機構和相關(guān)廠(chǎng)商的重視。在手機天線(xiàn)指標判定時(shí)，需要將無(wú)源和有源性能指標綜合考慮，對整機天線(xiàn)性能進(jìn)行綜合評價(jià)。
MORLAB的OTA天線(xiàn)測試暗室符合CTIA的OTA測試標準，測試系統采用的SG24的近場(chǎng)折算遠場(chǎng)測量方案，是目前最準確的天線(xiàn)測試方法。有重復性高，準確度高，解析度高等優(yōu)點(diǎn)。SG24 是全球少數能完全符合CTIA 要求的測試系統。能提供CTIA 所需要的TRP/TIS 測試。測試適用范圍:CTIA OTA (GSM900,DCS1800,Cellular 850,PCS1900)；3D 天線(xiàn)場(chǎng)型測量、增益、天線(xiàn)效率、方向圖、極化性能。