TRP,TIS手機(jī)輻射功率和接收機(jī)特性測量技術(shù)

1、手機(jī)輻射功率和接收機(jī)特性測量技術(shù)發(fā)表人：中國手機(jī)研發(fā)網(wǎng)發(fā)布日期：2005-10-8由會員tomta2005和大家一起分享手機(jī)射頻特性測量解決方案包括輻射功率和接收機(jī)特性的測量，本文介紹了測試原理和測試系統(tǒng)的組成以及測試過程，同時介紹了在 GSM CDM痔測量中的應(yīng)用。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中，好的輻射特性是手機(jī)有效工作的關(guān)鍵。目前手機(jī)的尺寸越來越小，出現(xiàn)的經(jīng)常折衷輻射特性的情況，例如以一個很小的尺寸完成有效的天線并同時覆蓋蜂窩和PCS頻率是非常困難的。一個全面的精確的輻射特性，可以幫助設(shè)計(jì)師和制造商確定手機(jī)在限制的蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)特性 范圍內(nèi)工作。通常手機(jī)的射頻指標(biāo)測量分為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)兩部分。對于接收機(jī)來說

2、，主要通過測量BER或FEM測量接收機(jī)的靈敏度，以及RXQual和RXLev等參數(shù)。TRP對于發(fā)射機(jī)來說主要測量發(fā)射功率以及發(fā)射頻譜，雜散等參數(shù)。這些指標(biāo)參數(shù)通常是先用一個 手機(jī)天線適配器通過有線的連接方式連接到手機(jī)綜測儀上，呼叫連接的建立是通過有線的方式。這 樣天線對于指標(biāo)的影響是不能體現(xiàn)的。一般地，峰值EIRP不是手機(jī)特性的一個好的指標(biāo)說明。例如，如果手機(jī)天線系統(tǒng)的輻射方向圖是高有向性的，峰值 EIRP則高（由于天線增益在某個方向上高 ），其他方向則覆蓋不好。在蜂窩環(huán)境中，天線系統(tǒng)的空間覆蓋最大化是最好的。這樣用戶不用把天線指向某個特殊方向就可以得到好的 呼叫特性。另外，人的頭部會改變天線

3、的輻射方向圖的形狀和峰值。因此頭部引起的損耗對于頻率，設(shè)備尺寸和天線設(shè)計(jì)非常有意義。從場的特性來看，測量頭部模型下的平均和峰值EIRP比在空間條件下測量峰值EIRP更有意義。CTIA 標(biāo)準(zhǔn)要求測量球坐標(biāo)下的全向輻射功率，給出了TRP偃射功率和）的定義，如圖1所示。6 =00 =0接收機(jī)的特性對于整個手機(jī)系統(tǒng)也很重要。差的接收機(jī)特性會使用戶收聽到很低質(zhì)量的聲音信號，甚至使用戶丟失基站信息并造成終止呼叫。差的接收機(jī)靈敏度經(jīng)常是由于發(fā)射機(jī)發(fā)射的內(nèi)部噪聲和雜散信號回饋到接收機(jī)內(nèi)部造成的。因此，CTIA標(biāo)準(zhǔn)要求：在發(fā)射機(jī)最大發(fā)射功率下測量接收機(jī)靈敏度。并要求測量球坐標(biāo)下的手機(jī)的靈敏度，即TIS（全向靈敏

4、度和），圖2和公式（1）給出了 TIS的定義:15=4kf函(M + EI&(禎sm伽觸(2)大環(huán)法的測量方法CTIA 規(guī)定了一種稱為大環(huán)法的測量方法，如圖 3所示。30對于TIS測量，需要6個大環(huán)切面完成3D球坐標(biāo)的測量。角圍繞垂直轉(zhuǎn)臺平面的軸旋轉(zhuǎn)，每隔度取一個測量點(diǎn)，起始點(diǎn)如圖 4所示。同樣角圍繞水平轉(zhuǎn)臺平面的軸旋轉(zhuǎn)。如果被測手機(jī)支持多空中接口技術(shù)，可以依此對每個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。首先進(jìn)行空間損耗的測量, 然后進(jìn)行系統(tǒng)信號通路的校準(zhǔn)，將校準(zhǔn)值記錄。擇相應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過綜測儀與手機(jī)建立呼叫，然后在需要的頻率點(diǎn)上進(jìn)行輻射功率的測量。測試的條件分別在自由空間和增加人頭模型兩種情況下進(jìn)行。選

5、擇相應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過綜測儀與手機(jī)建立呼叫，然后在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻段內(nèi)取三個頻率點(diǎn)，分別為高，中，低，然而進(jìn)行FER或BER的測量。如果BE或FER超過規(guī)定值，增加綜測儀的輸出功率，直到達(dá)到規(guī)定的 BER或FER記錄相應(yīng)的被測手機(jī)的輸出電平。測試方法按照第二部分進(jìn)行， 每個規(guī)定的位置上每個頻率點(diǎn)都要做靈敏度的測量。TS9970是R&S司專門用于測量手機(jī)的 RF特性的測量系統(tǒng)。在實(shí)際條件下，對手機(jī)發(fā)射和接收 部分通過空中接口進(jìn)行 RF指標(biāo)的測量。能夠按照上述的方法和定義自動TRP和TIS的測量。TS9970可以支持如下標(biāo)準(zhǔn)：GSM 400 850 , 900 , 1800 , 1900CDM

6、A / CDMA2000 800 1900TDMA 800 1900AMPSGPRSBluetoothW-CDMA (UMTS)同時可以測量固定電平下的 BE商：FER以及要求達(dá)到的BERM的接收電平。測試系統(tǒng)由手機(jī)綜 測儀CMU200頻譜儀FSx、信號源SMx RF分路開關(guān)以及轉(zhuǎn)臺控制器組成。其中手機(jī)綜測儀CMU200用于通過空中接口與被測手機(jī)建立連接，使被測手機(jī)處于實(shí)際工作狀態(tài)。頻譜儀用于測量當(dāng)通信連 接建立后天線的方向圖以及信號通路和空中衰減的校準(zhǔn)。信號源用于信號通路和空中衰減的校準(zhǔn)。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖5所示。TS9970的實(shí)際應(yīng)用我們分別以GSM勺輻射功率測量和 CDM制接收機(jī)測量為例，介

7、紹 TS9970的實(shí)際應(yīng)用。1. GSM1900 的輻射功率測量由于GSM190探用的是恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)（GMSK*勺TDM眥術(shù)，最小的測量功率由一個有效的時隙中心的85%勺線性平均給定。多于一個時隙的平均會減小測量精度。一個有效時隙的定義寬度為0。577（10%，頻譜分析儀必須設(shè)置到零跨度，同時使用視頻觸發(fā)，視頻帶寬設(shè)到300kHz,掃描時間設(shè)置到在脈沖中心85%勺跨度上至少300個采樣點(diǎn)，通常0。65ms的設(shè)置對于頻譜儀來說是比較適合的。觸發(fā)電平盡可能的接近噪聲本底，而不產(chǎn)生雜散觸發(fā)，通常高于本底噪聲5-10dB比較合適。因?yàn)槿绻鸊SMi勺時隙電平接近觸發(fā)電平，會產(chǎn)生雜散觸發(fā)，這樣減小零數(shù)據(jù)

8、引起的觸發(fā)。通過廣播控制信道和手機(jī)的相關(guān)參數(shù)，呼叫手機(jī)并命令其到語音通道。測試在手機(jī)支持的頻段上三個不同的頻率對進(jìn)行，如下表定義的頻率點(diǎn)：按照圖3、圖4的配置設(shè)置好，分別在軸和軸進(jìn)行采樣測量，其中軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣24個點(diǎn)，軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣12個點(diǎn)。測量結(jié)束后將采樣測量數(shù)據(jù)帶入公式 （1）中，計(jì)算出輻射功率和。每個 頻率點(diǎn)都要做一次這樣的測量。注：CDM承用數(shù)字?jǐn)U譜技術(shù)，基站通過發(fā)送“升”和“降”來動態(tài)管理功率控制，以保持在要求的范圍內(nèi)的接收功率。最大發(fā)射功率是通過連續(xù)發(fā)送“升”位信號，幾ms后達(dá)到最大功率。為覆蓋擴(kuò)譜的范圍，接收機(jī)前端采用寬的帶寬是必要的。數(shù)字包絡(luò)會引起峰值檢波器的讀數(shù)過高，因

9、此必須使用窄的視頻帶寬和視頻平均以測定真的RMSb率值。頻譜儀設(shè)置到零跨度，分辨帶寬3MHz視頻帶寬1kHz,掃描時間最小100ms,接收到的信號必須穩(wěn)定以得到可用的結(jié)果。2. CDMA接收機(jī)特性的測量CDMA接收機(jī)靈敏度的測量需要通過基站模擬器來定義接收機(jī)的靈敏度，當(dāng)接收機(jī)在0.5%的FER或95%勺置信度時記錄最小前向聯(lián)結(jié)功率。設(shè)置按照如下參數(shù)設(shè)置：(1) 前向聯(lián)結(jié)功率:-75dBm(2) 功率控制：閉環(huán)控制(3) 其他參數(shù)按照被測手機(jī)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(IS95 , CDMA0NECDMA200咂行設(shè)置。如果測試點(diǎn)發(fā)生在零符號時，前向功率會增加，以建立和保持呼叫。呼叫EUT并命令其到參考測試信道

10、，建立數(shù)字語音信道，調(diào)用FER測試。觀測到的幀數(shù)要和9 5 %的置信電平一致，但 最大不能超過2 0 0 0幀。當(dāng)RF電平接近CDMA靈敏度電平時，調(diào)整的功率步進(jìn)值不能大于0。5 d B。當(dāng)每個測試點(diǎn)的最終靈敏度找到后，功率控制設(shè)置為總升狀態(tài)(always up)。每次更換測量頻點(diǎn)前，前向聯(lián)結(jié)功率和功率控制必須設(shè)回初始狀態(tài)。測試過程按第三部分?jǐn)⑹龅倪M(jìn)行。其中軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣12個點(diǎn)，軸每旋轉(zhuǎn)一次采樣 6個點(diǎn)。測量結(jié)束后將采樣測量數(shù)據(jù)帶入公式(2)中，計(jì)算出TISoPercenl hx t-iuhl、Hl以45.3Suiuir?4.51 IEiC (1坪 droxyu 山？ tcclhdosis i(T