李國(guó)旗 錢(qián)思齊

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0 引言

雜散輻射是指帶外的由諧波輻射、寄生輻射、互調(diào)產(chǎn)物及頻率轉(zhuǎn)移產(chǎn)物（如本振泄漏）等產(chǎn)生的非期望輻射。

發(fā)信系統(tǒng)（通常是射頻）本應(yīng)該在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)發(fā)送無(wú)線信號(hào)，即發(fā)射帶內(nèi)信號(hào)。但是發(fā)信系統(tǒng)在制造時(shí)，內(nèi)部元器件采用的并非理想器件，普遍存在一定的非線性，在發(fā)射無(wú)線信號(hào)的過(guò)程中，產(chǎn)生了很多非規(guī)定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，即發(fā)生了雜散輻射，這可能對(duì)其他通信系統(tǒng)造成干擾。因此，雜散輻射是無(wú)線通信中的重要指標(biāo)，各大運(yùn)營(yíng)商對(duì)該指標(biāo)也十分重視。

目前在5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，由于更多頻段的信號(hào)被拓展使用，針對(duì)雜散指標(biāo)的研究對(duì)基站、直放站的落地建設(shè)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，只有解決通信信號(hào)之間的干擾問(wèn)題，才能提高通信的速率和建設(shè)高效快速的通信系統(tǒng)。

1 直放站雜散輻射的測(cè)試方式

關(guān)于直放站的雜散輻射的測(cè)試方法，國(guó)家通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YD/T 1596-2011 800MHz 2GHzCDMA 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)模擬直放站技術(shù)要求和測(cè)試方法》給出的系統(tǒng)模型如圖1所示?？偟目蚣苣Ｐ途褪怯脝屋d波CDMA 信號(hào)發(fā)生器激勵(lì)，用頻譜儀測(cè)量，設(shè)置合適的頻段、BW 來(lái)測(cè)試和觀察。

圖1 系統(tǒng)模型

上述行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中并未對(duì)雜散輻射指標(biāo)測(cè)試方法進(jìn)行細(xì)化描述，這會(huì)造成各檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)雜散輻射測(cè)試不一致的情況，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)于雜散指標(biāo)的要求如圖2 所示。

圖2 行業(yè)指標(biāo)要求（下行鏈路的特殊頻段指標(biāo)要求）

我站按照標(biāo)準(zhǔn)連接測(cè)試系統(tǒng)，信號(hào)源、頻譜儀均設(shè)置好對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)頻段?，F(xiàn)以885MHz～915MHz 為例，指標(biāo)要求為-67dBm；目前市面主流直放站下行功率一般在40W（46dBm）左右，而主流品牌頻譜儀無(wú)法直接輸入這么大功率（一般在30dBm以下），測(cè)試下行鏈路指標(biāo)時(shí)需要加衰減器?？紤]到載波信號(hào)峰均比和頻譜儀動(dòng)態(tài)范圍，一般輸入頻譜儀的信號(hào)功率不宜超過(guò)0dBm，故選擇衰減值50dB 的衰減器測(cè)試下行鏈路指標(biāo)。但是衰減器的引入必然會(huì)造成儀表底噪的抬升，通過(guò)圖3-1 和圖3-2 可見(jiàn)在885MHz～915MHz 范圍內(nèi)頻譜儀自身底噪在-100.46dBm 左右，而加裝衰減器的頻譜儀底噪被抬升到-50.75dBm，要求的-67dBm 淹沒(méi)在儀表底噪中，無(wú)法有效測(cè)出。

圖3-1 不加衰減器頻譜儀底噪

圖3-2 加衰減器頻譜儀底噪

針對(duì)衰減器導(dǎo)致儀表底噪過(guò)高無(wú)法測(cè)試的問(wèn)題，我站經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和評(píng)估，對(duì)雜散輻射試驗(yàn)方法進(jìn)行了優(yōu)化，選擇使用陷波器或POI 代替衰減器進(jìn)行測(cè)試。

2 方案制定與分析

第一種測(cè)試配件是陷波器，陷波器又稱(chēng)帶阻濾波器，其原理是通過(guò)多次反射通帶內(nèi)的主信號(hào)，從而達(dá)到主信號(hào)減弱的目的，但并不削弱帶外信號(hào)。其外觀如圖4 所示。

圖4 陷波器外觀

測(cè)試之前，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試其傳輸特性（如圖5所示），展開(kāi)阻帶頻率，觀察到陷波器在869MHz-880MHz（CDMA 直放站下行工作頻段）之間，損耗在-50 到-90 之間變化（如圖6 所示），滿足此前分析的下行衰減值要求。

圖5 陷波器傳輸特性

圖6 （頻段展開(kāi)后）陷波器傳輸特性

接著測(cè)出雜散要求頻段（885MHz～915MHz）各頻點(diǎn)插損（如圖7 所示），在最終測(cè)直放站的雜散輻射指標(biāo)系統(tǒng)中，設(shè)置儀器對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的補(bǔ)償值用來(lái)消除陷波器對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的不利影響，以達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量的目的。各頻點(diǎn)的插損記錄如下：

根據(jù)此前頻譜儀自身底噪-100.46dBm 計(jì)算，加裝陷波器后，頻譜儀底噪最高被抬升到了-100.46dBm -（-14.323dB）=-86.137dBm，優(yōu)于雜散輻射指標(biāo)要求的-67dBm，可以用于測(cè)試該指標(biāo)。

圖7 陷波器885MHz～915MHz 各頻點(diǎn)插損

第二種測(cè)試配件是無(wú)源分布系統(tǒng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI），其外觀如圖8 所示，原理是所有頻段信號(hào)均可通過(guò)并將不同頻段信號(hào)通過(guò)不同端口輸出，測(cè)試中在通帶頻段接口接衰減器和負(fù)載，用來(lái)吸收通帶的信號(hào)，防止其反射對(duì)測(cè)試造成干擾，其他頻段信號(hào)在各自的頻段區(qū)通過(guò)，互不影響，使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。由圖8 可以看出，POI 的每個(gè)接口對(duì)應(yīng)的頻段剛好是我們需要測(cè)的雜散所對(duì)應(yīng)的頻段。如陷波器一樣，首先測(cè)各個(gè)接口的電氣性能。以兩條高頻電纜線和無(wú)源分布系統(tǒng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI）雜散測(cè)試箱組成的系統(tǒng)為例，其測(cè)得的插入損耗如下：

表 插入損耗

圖8 多系統(tǒng)分布平臺(tái)POI 外觀

同樣根據(jù)此前頻譜儀自身底噪-100.46dBm 計(jì)算，加裝POI 后，頻譜儀底噪最高被抬升到了-100.46dBm-（-10.36dB）=-90.1dBm，優(yōu)于雜散輻射指標(biāo)要求的-67dBm，可以用于測(cè)試該指標(biāo)。

3 試驗(yàn)方法優(yōu)化評(píng)估

我站按照通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YD/T 1596-2011 800MHz 2GHzCDMA 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng) 模擬直放站技術(shù)要求和測(cè)試方法》連接直放站測(cè)試系統(tǒng)，按照標(biāo)準(zhǔn)要求找到標(biāo)稱(chēng)最大功率點(diǎn)后，維持信號(hào)源輸入電平不變，開(kāi)始測(cè)試雜散輻射這一指標(biāo)，將衰減器分別用陷波器和無(wú)源分布系統(tǒng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI）替換，按照標(biāo)準(zhǔn)方法逐步測(cè)試，現(xiàn)將三者結(jié)果分析如下：

首先觀察分析測(cè)得的最大輸出功率通帶頻段情況，即接衰減器通帶的頻段，如圖9 所示。

圖9 衰減器通帶信號(hào)

不難發(fā)現(xiàn)帶外頻段底噪為-49.90dBm，也就是圖中M2 和M3 所示的位置，進(jìn)一步證明單純的接衰減器無(wú)法測(cè)出雜散輻射這一性能指標(biāo)。將衰減器更換為陷波器，連接好測(cè)試系統(tǒng)后將陷波器插損補(bǔ)償?shù)筋l譜儀中，以消除陷波器自身原因?qū)y(cè)試的影響。通帶內(nèi)測(cè)試結(jié)果如圖10 所示，雜散輻射測(cè)試結(jié)果如圖11 所示。

圖10 陷波器通帶信號(hào)

圖11 陷波器雜散

由圖10 可以看出波形呈現(xiàn)不規(guī)則的波峰和波谷，是由于多次發(fā)射造成的通帶內(nèi)信號(hào)削弱，帶外的底噪也可以測(cè)得-90dBm 左右。由圖11 可以看出測(cè)得885MHz～915MHz 雜散輻射為-67.20dBm，符合指標(biāo)要求。

將陷波器換為無(wú)源分布系統(tǒng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI）雜散環(huán)境箱，再次測(cè)試，其通帶內(nèi)信號(hào)完全被衰減器和負(fù)載吸收，不產(chǎn)生反射信號(hào)；直接測(cè)試885MHz～915MHz的雜散輻射指標(biāo)，測(cè)試截圖見(jiàn)圖12。

圖12 POI 環(huán)境試驗(yàn)箱下的雜散

測(cè)試結(jié)果為-70.10dBm，滿足指標(biāo)要求。

通過(guò)對(duì)比陷波器和POI 兩種配件的測(cè)試結(jié)果，可以看出使用陷波器測(cè)試得到的結(jié)果比POI 差了3dB，我站對(duì)可能產(chǎn)生該差異的原因進(jìn)行了分析：陷波器的原理是通過(guò)反射的方式阻止通帶內(nèi)的主信號(hào)進(jìn)入儀表，而反射的信號(hào)會(huì)原路返回進(jìn)入直放站輸出端口，對(duì)直放站產(chǎn)生一些不可預(yù)期的影響，如駐波告警并關(guān)斷信號(hào)、反射信號(hào)與發(fā)射信號(hào)疊加產(chǎn)生變化等；若反射信號(hào)對(duì)發(fā)射信號(hào)造成了影響，產(chǎn)生了諧波或寄生電平，就很有可能造成雜散指標(biāo)的惡化。針對(duì)這一可能出現(xiàn)的問(wèn)題，我站對(duì)陷波器測(cè)試方法進(jìn)行了改進(jìn)，在陷波器前加裝了一個(gè)10dB 的大功率衰減器，加裝衰減器后，885MHz～915MHz 的底噪被抬高到了-86.137dBm-（-10dB）=-76.137dBm，仍然滿足測(cè)試雜散輻射的測(cè)試條件，但反射進(jìn)入直放站的信號(hào)被衰減器進(jìn)行了兩次衰減降低了20dB，反射信號(hào)基本不會(huì)對(duì)直放站和指標(biāo)測(cè)試產(chǎn)生影響。

我站用改進(jìn)后的測(cè)試方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖13所示。

圖13 改進(jìn)后陷波器雜散

從圖中可看出，改進(jìn)后的陷波器測(cè)試雜散輻射，得到-70.13dBm，與POI 測(cè)試結(jié)果基本一致，說(shuō)明改進(jìn)方法具備有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

陷波器和無(wú)源分布系統(tǒng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI）都可以用于測(cè)試雜散輻射指標(biāo)，兩種測(cè)試方法略有區(qū)別：無(wú)源分布系統(tǒng)多系統(tǒng)接入平臺(tái)（POI）雜散環(huán)境箱的性能最好，測(cè)試也最精確，但測(cè)試不同頻段時(shí)需要連接不同端口，測(cè)試效率較低；陷波器只需要一次接線，就可以測(cè)出所有頻段的雜散輻射，測(cè)試效率有較大提升，但由于其反射主信號(hào)，測(cè)試中會(huì)出現(xiàn)不確定性，對(duì)測(cè)試結(jié)果應(yīng)加以分析判斷。

本項(xiàng)測(cè)試的應(yīng)用價(jià)值在于能準(zhǔn)確地測(cè)出雜散發(fā)射指標(biāo)對(duì)于通信質(zhì)量的影響程度，據(jù)此能排除信號(hào)傳輸時(shí)的干擾，以及雜散輻射帶來(lái)的危害，對(duì)4G 和5G 基站直放站落地實(shí)施有一定的幫助。