《移動通信實驗與實訓》課件第7章

第七章信號放大測試實驗實驗二十直放站測試(演示)實驗二十一基站放大器測試(演示)實驗二十二塔頂放大器測試

實驗二十直放站測試(演示)

一、實驗目的

(1)掌握直放站的參數(shù)指標、測試方法與測試流程，全面了解直放站的工作原理；

(2)掌握測試儀器的使用方法和操作規(guī)范，對測試儀器有一個全面的了解。

二、實驗預習要求

(1)熟悉移動通信中直放站設備的工作原理；

(2)掌握直放站設備的關鍵參數(shù)指標及測試方法。三、實驗儀器和設備

(1)計算機一臺；

(2)無線寬帶直放站一臺；

(3)信號發(fā)生器(要求能產(chǎn)生GSM連續(xù)波信號，頻率涵蓋GSM工作頻段)一臺；

(4)頻譜分析儀(要求頻率涵蓋9kHz～12.75GHz，頻率分辨帶寬RBW能達到1kHz)一臺；

(5)網(wǎng)絡分析儀(要求頻率涵蓋9kHz～2GHz，附有校準件一套)一臺；

(6)噪聲測試儀(要求頻率涵蓋9kHz～2GHz)一臺；

(7)測試附件(測試電纜、衰減器、功率負載、耦合器、轉接器等)一套；

(8)直放站網(wǎng)管軟件一套。四、實驗原理

直放站是移動通信的入網(wǎng)設備，對移動通信基站起延伸距離范圍和覆蓋重要盲區(qū)的作用。直放站系列產(chǎn)品主要分為無線寬帶直放站、移頻直放站和光纖直放站。本實驗選用的是無線寬帶直放站。無線寬帶直放站的主要組成部件包括：低噪聲放大器(LNA)、合路器(CMB)、信道板(上下變頻器、帶通濾波器、功放)、雙工器、施主天線和業(yè)務天線。

直放站工作原理基本如下：施主天線接收的基站下行載波信號首先經(jīng)過低噪聲放大器處理，再進行下變頻從900MHz射頻信號變?yōu)?1MHz中頻，經(jīng)過200kHz帶寬的中頻濾波放大處理后再上變頻到900MHz射頻信號并進行功率放大，最后通過業(yè)務天線發(fā)射出去，對需要覆蓋的區(qū)域進行覆蓋。上行信號的處理過程與下行信號的完全一樣。直放站設備在移動通信的連接示意圖如圖7-1所示。圖7-1直放站連接示意圖五、實驗注意事項

(1)仔細閱讀測試儀器的操作規(guī)程，避免損壞測試儀器。

(2)仔細確認被測設備和測試儀器的連線，避免損壞測試儀器和待測設備。

(3)做好測試附件的準備工作。

(4)做好測試儀器和設備的開機預熱工作，以及測試儀器的自我校準工作。

六、實驗內(nèi)容及步驟

1．最大輸出功率

1)定義

標稱(最大)輸出功率是指直放站在線性工作區(qū)內(nèi)所能達到的最大輸出功率，此最大輸出功率應滿足以下條件：

(1)輸入信號為GSM連續(xù)波信號；

(2)增益為最大增益；

(3)滿足本實驗其它指標要求；

(4)在網(wǎng)絡應用中不應超過此功率。

2)指標要求

標稱輸出功率雖由設備廠家聲明，但標稱輸出功率應小于等于30W(45dBm)；反向輸出不作具體要求，具體由設備廠家規(guī)定；標稱(最大)輸出功率容差應在±2dB范圍內(nèi)，極限條件時應在±2.5dB范圍內(nèi)。

3)測量方法

(1)按圖7-2所示連接測試系統(tǒng)。圖7-2標稱(最大)輸出功率測試

(2)將GSM信號發(fā)生器輸出通過電纜接至被測設備輸入端口，再將功率衰減器及連接電纜總損耗值作為偏置輸入GSM頻譜儀中。

(3)關閉反向鏈路(測量前向輸出功率)或前向鏈路(測量反向輸出功率)。

(4)將GSM信號發(fā)生器設置為該直放站工作頻率范圍內(nèi)或指配信道的中心頻率；將被測直放站增益調(diào)到最大。

(5)調(diào)節(jié)GSM信號發(fā)生器的輸出電平直至ALC啟控點，GSM分析儀直接顯示的每信道功率應在被測直放站廠商聲明的最大輸出功率的容差范圍內(nèi)。

(6)記錄被測直放站的輸出功率電平Lout(dBm)及輸入電平(GSM信號發(fā)生器輸出電平減去連接電纜的損耗值)Lin(dBm)。

2．增益

1)最大增益及誤差

A．定義

最大增益是指直放站在線性工作范圍內(nèi)對輸入信號的最大放大能力。

最大增益誤差是指最大增益的實測值與設備廠家聲明值之間的差值。

B．指標要求

最大增益小于等于113dB，具體增益值由設備廠家規(guī)定；

最大增益誤差不超過?±3dB。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及測試步驟類同最大輸出功率測量方法。

(2)最大增益為

Gmax?=?Lout－Lin(dB)(7-1)

(3)增益誤差為

Δ?=Gmax－G聲明

(dB) (7-2)

2)增益調(diào)節(jié)范圍

A．定義

增益調(diào)節(jié)范圍是指當直放站增益可調(diào)時，其最大增益和最小增益的差值。

B．指標要求

標稱最大輸出功率大于等于1W時，增益調(diào)節(jié)范圍大于等于30dB；

標稱最大輸出功率小于1W時，由設備廠家聲明。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)類同最大輸出功率測量方法中的測試系統(tǒng)，可參見圖7-2。

(2)將被測直放站增益調(diào)至最小，從GSM分析儀讀出被測直放站的輸出功率電平Loutmin。

(3)將被測直放站增益調(diào)至最大，從GSM分析儀讀出被測直放站的輸出功率電平Loutmax。

(4)增益調(diào)節(jié)范圍為

ΔG?=?Loutmax－Loutmin(dB)(7-3)

3)增益調(diào)節(jié)步長及步長誤差

A．定義

增益調(diào)節(jié)步長是指直放站最小的增益調(diào)節(jié)量。

增益調(diào)節(jié)步長誤差是指實際增益步長與標稱增益步長的差值。

B．指標要求

增益調(diào)節(jié)步長小于等于2dB；

增益調(diào)節(jié)步長誤差不超過?±1dB/步長，±1dB/(1～10dB)，±1dB/(10～20dB)，±1.5dB/(20～30dB)。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及測試步驟類同最大輸出功率測量方法。

(2)降低被測直放站增益，從GSM分析儀測量被測直放站實際增益下降每一步長時的功率并記錄，直至增益為最小。

(3)增益調(diào)節(jié)步長為每相鄰測量功率電平之差。

(4)步長誤差

Δ?=?聲明的增益調(diào)節(jié)步長－實際的增益調(diào)節(jié)步長 (7-4)

(5)計算0～10dB、10～20dB、20～30dB內(nèi)的累積誤差。

3．自動電平控制(ALC)范圍

1)定義

自動電平控制是指當直放站工作于最大增益且輸出為最大功率時，增加輸入信號電平后，直放站對輸出信號電平的控制能力。

2)指標要求

當輸入信號電平提高小于10dB(含10dB)時，輸出功率應保持在最大輸出功率的?±2dB之內(nèi)；當輸入信號電平提高超過10dB時，輸出功率應保持在最大輸出功率的?±2dB之內(nèi)或關閉輸出。

3)測量方法

(1)測試系統(tǒng)及測試步驟類同最大輸出功率測量方法。

(2)被測直放站增益調(diào)至最大。

(3)接通被測直放站ALC功能。

(4)被測直放站輸入電平提高10dB，觀測GSM信號分析儀上的讀數(shù)變化(應不超過±2dB)；繼續(xù)提高輸入電平，被測直放站的輸出變化仍應不超過?±2dB或直放站被關閉。

4．最大允許輸入電平

1)定義

最大允許輸入電平是指被測直放站能承受而不致引起損傷的輸入電平。

2)指標要求

上下行鏈路最大無損傷輸入功率為－10dBm。

3)測量方法

(1)測試系統(tǒng)類同最大輸出功率測量方法中的測試系統(tǒng)，可參見圖7-2。

(2)?GSM信號發(fā)生器頻率調(diào)到被測直放站中心頻率，電平調(diào)到－10dBm，持續(xù)1min。

(3)重復其它指標項的測試，所測數(shù)值應在指標范圍內(nèi)。

5．雜散發(fā)射

1)定義

雜散發(fā)射是指除去工作頻帶以及與正常調(diào)制相關的邊帶以外的頻率上的發(fā)射。

2)指標要求

雜散發(fā)射的指標見表7-1。帶外雜散發(fā)射測量帶寬如表7-2所示。表7-1雜散發(fā)射指標要求表7-2帶外雜散發(fā)射測量帶寬

3)測量方法

(1)測量系統(tǒng)類同最大輸出功率測量方法中的測試系統(tǒng)，可參見圖7-2。

(2)GSM信號發(fā)生器頻率調(diào)到被測直放站中心頻率。

(3)被測直放站增益調(diào)到最大。

(4)按表7-2調(diào)頻譜分析儀測量帶寬及檢波方式。

(5)在不同的偏移頻率上，讀雜散發(fā)射的功率電平。

6．帶外增益

要求及測試方法應符合ETSIEN300609-4的相關條款。

1)定義

帶外增益是指被測直放站對工作頻帶外信號的放大能力。

2)指標要求

帶外增益的指標見表7-3。表7-3帶外增益指標

3)測量方法

(1)按圖7-2所示連接測試系統(tǒng)。

(2)被測直放站增益調(diào)至最大。

(3)信號發(fā)生器頻率調(diào)到被測直放站工作頻率。

(4)將頻譜分析儀的掃頻寬度、分辨率帶寬調(diào)到適當，保證測試方便。校準功率衰減器及連接電纜總損耗作為偏置修正，輸入到頻譜分析儀內(nèi)，將標記移到信號峰點。

(5)保持CW信號發(fā)生器輸出電平不變，從中心頻率向外同步改變信號發(fā)生器頻率和頻譜分析儀中心頻率，用標記讀并記錄偏離工作頻帶邊緣400kHz、600kHz、1MHz、5MHz及以上時的幅度值Lout。

(6)按下式計算帶外各偏離頻點的增益數(shù)值：

G外

=?Lout－LindB(7-5)

7．輸入輸出電壓駐波比

1)定義

輸入輸出電壓反射系數(shù)是指從輸入、輸出端口反射的信號電壓與輸入的信號電壓的比。電壓駐波比為

2)指標要求

標稱最大輸出功率≥1W時，電壓駐波比≤1.4；

標稱最大輸出功率<1W時，電壓駐波比≤1.6。

3)測量方法

(1)按圖7-3所示連接測試系統(tǒng)。(7-6)圖7-3電壓駐波比測試

(2)在網(wǎng)絡分析儀測試端口1或2進行開路、短路、負荷校準后設置為測量。

(3)將電平調(diào)到被測直放站允許的最大輸入電平。

(4)設置直放站的增益為最小增益，將其輸入或輸出端口接到測試端口，輸出或輸入端口接負載。

(5)從網(wǎng)絡分析儀讀被測直放站工作頻帶內(nèi)最大的電壓駐波比。

注意：測量前向或反向輸出駐波比時應保證被測直放站無輸出信號。

8．傳輸時延

1)定義

傳輸時延是指被測直放站輸出信號對輸入信號的時間延遲。

2)指標要求

寬帶直放站的傳輸時延≤1.5μs；

寬帶直放站(應用聲表面濾波器)的傳輸時延≤5.0μs。

3)測量方法

(1)按圖7-4所示連接測試系統(tǒng)。圖7-4傳輸時延測試

(2)按被測直放站要求設置矢量網(wǎng)絡分析儀的起、止頻率，并調(diào)矢量網(wǎng)絡分析儀為傳輸測量、時延方式，按虛線連接進行直通校準。

(3)被測直放站增益調(diào)到最大，并按圖7-5實線所示進行連接。

(4)選擇矢量網(wǎng)絡分析儀時延測試項，直接讀出被測直放站的傳輸時延。圖7-5噪聲測試示意圖

9．帶內(nèi)波動

1)定義

帶內(nèi)波動是被測直放站在設備廠家聲明的工作頻率范圍內(nèi)最大電平和最小電平的差值。

2)指標要求

帶內(nèi)波動≤3dB(峰-峰值)。

3)測量方法

(1)按圖7-4所示連接測試系統(tǒng)。

(2)網(wǎng)絡分析儀起、止頻率設置成比被測直放站的工作頻帶寬。

(3)將被測直放站增益調(diào)到最大。

(4)當被測設備為寬帶直放站時，從標網(wǎng)分析儀上讀出被測直放站有效工作頻帶內(nèi)最大、最小電平之間的差值，即為帶內(nèi)波動。

10．噪聲系數(shù)

1)定義

噪聲系數(shù)是指被測直放站在工作頻帶范圍內(nèi)，正常工作時輸入信噪比與輸出信噪比的比，用dB表示。

2)指標要求

標稱最大輸出功率≥1W時，噪聲系數(shù)NF≤4dB；

標稱最大輸出功率<1W時，噪聲系數(shù)NF≤6dB。

3)測量方法

(1)按圖7-5虛線所示連接，校準噪聲系數(shù)測試儀。

(2)按圖7-5實線所示連接測試系統(tǒng)。

(3)關閉ALC并將被測直放站增益調(diào)節(jié)為最大增益。

(4)用噪聲系數(shù)測量儀測試被測直放站的噪聲系數(shù)。

實驗二十一基站放大器測試(演示)

一、實驗目的

(1)掌握基站放大器的參數(shù)指標、測試方法與測試流程，全面了解基站放大器的工作原理。

(2)掌握測試儀器的使用方法和操作規(guī)范，對測試儀器有一個全面的了解。

二、實驗預習要求

(1)熟悉移動通信中基站放大器設備的工作原理。

(2)掌握基站放大器設備的關鍵參數(shù)指標及測試方法。三、實驗儀器和設備

(1)計算機一臺；

(2)基站放大器一臺；

(3)信號發(fā)生器(要求能產(chǎn)生GSM連續(xù)波信號，頻率涵蓋GSM工作頻段)一臺；

(4)頻譜分析儀(要求頻率涵蓋9kHz～12.75GHz，頻率分辨帶寬RBW能達到1kHz)一臺；

(5)網(wǎng)絡分析儀(要求頻率涵蓋9kHz～2GHz，附有校準件一套)一臺；

(6)測試附件(測試電纜、衰減器、功率負載、耦合器、轉接器等)一套；

(7)基站放大器網(wǎng)管軟件一套。四、實驗原理

微蜂窩基站放大器用于增強微蜂窩基站輸出功率及接收信號預放的雙向全雙式放大器，使微蜂窩基站具有宏蜂窩的同等功能。當微蜂窩基站為二頻點上下行合路輸出狀態(tài)時，如圖7-6所示，微蜂窩基站(BS)下行信號(如：935～960MHz)經(jīng)環(huán)行器(1)及下行輸入濾波器(2)進入放大器下行通道ATT(3)步進衰減器及功率放大器(4)，調(diào)整ATT可達到輸入、輸出功率的要求；再經(jīng)下行輸出濾波器(5)及環(huán)行器(6)，由覆蓋天線向移動手機發(fā)送。移動手機發(fā)出的上行信號(如890～915MHz)經(jīng)環(huán)行器(6)及上行輸入濾波器(7)進入上行低噪聲放大器(8)，將上行信號放大，經(jīng)衰減器(9)設置到系統(tǒng)所需要的上行增益。濾波器為帶通交指式濾波，可根據(jù)所需頻帶寬度配置不同帶寬的濾波器，由上行濾波器、下行濾波器及環(huán)行器的特性保證上、下行之間有必需的隔離度，使系統(tǒng)能正常工作。圖7-6微蜂窩基站為二頻點上下行合路輸出狀態(tài)當微蜂窩基站為上、下行分路狀態(tài)時，放大器基站端口也可設置為分路狀態(tài)，如圖7-7所示。主機對微蜂窩基站二組頻點的下行頻點進行合路后進入下行通道，經(jīng)放大后由發(fā)送天線向移動手機發(fā)送，移動手機上行信號經(jīng)接收天線接收后，進入上行通道，輸出端由分路器分成二路進入微蜂窩基站。圖7-7微蜂窩基站為上、下行分路狀態(tài)時的分路狀態(tài)五、實驗注意事項

(1)仔細閱讀測試儀器的操作規(guī)程，避免損壞測試儀器。

(2)仔細確認被測設備和測試儀器的連線，避免損壞測試儀器和待測設備。

(3)做好測試附件的準備工作。

(4)做好測試儀器和設備的開機預熱工作，以及測試儀器的自我校準工作。

六、實驗內(nèi)容及步驟

1．最大輸出功率

1)定義

標稱(最大)輸出功率是指基站放大器在線性工作區(qū)內(nèi)所能達到的最大輸出功率，此最大輸出功率應滿足以下條件：

(1)輸入信號為GSM連續(xù)波信號；

(2)增益為最大增益；

(3)滿足本實驗其它指標要求；

(4)在網(wǎng)絡應用中不應超過此功率。

2)指標要求

標稱輸出功率雖由設備廠家聲明，但標稱輸出功率應小于等于30W(45dBm)；反向輸出不作具體要求，具體由設備廠家規(guī)定；標稱(最大)輸出功率容差應在±2dB范圍內(nèi)，極限條件時應在±2.5dB范圍內(nèi)。

3)測量方法

(1)按圖7-8所示連接測試系統(tǒng)。圖7-8標稱(最大)輸出功率測試

(2)將GSM信號發(fā)生器輸出通過電纜接至被測設備輸入端口，再將功率衰減器及連接電纜總損耗值作為偏置輸入GSM頻譜儀中。

(3)關閉反向鏈路(測量前向輸出功率)或前向鏈路(測量反向輸出功率)。

(4)將GSM信號發(fā)生器設置為該基站放大器工作頻率范圍內(nèi)的中心頻率或指配信道的中心頻率；將被測基站放大器增益調(diào)到最大。

(5)調(diào)節(jié)GSM信號發(fā)生器的輸出電平直至ALC啟控點，GSM分析儀直接顯示的每信道功率應在被測基站放大器廠商聲明的最大輸出功率的容差范圍內(nèi)。

(6)記錄被測基站放大器的輸出功率電平Lout(dBm)及輸入電平(GSM信號發(fā)生器輸出電平減去連接電纜的損耗值)Lin(dBm)。

2．增益

1)最大增益及誤差

A．定義

最大增益是指基站放大器在線性工作范圍內(nèi)對輸入信號的最大放大能力。

最大增益誤差是指最大增益的實測值與設備廠家聲明值之間的差值。

B．指標要求

最大增益≤35dB(可調(diào))，具體增益由廠家聲明。

最大增益誤差不超過?±3dB。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及測試步驟類同最大傳輸功率測量方法，可參見圖7-8。

(2)最大增益為

Gmax=Lout－LindB(7-7)

(3)增益誤差為

Δ?=?Gmax－G聲明

dB(7-8)

2)增益調(diào)節(jié)范圍

A．定義

增益調(diào)節(jié)范圍是指當基站放大器增益可調(diào)時，其最大增益和最小增益的差值。

B．指標要求

增益可調(diào)范圍≥5dB，具體值見廠家聲明。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及接法類同最大傳輸功率測量方法中的測量系統(tǒng)及接法，可參見圖7-8。

(2)將被測基站放大器增益調(diào)至最小，從GSM分析儀讀出被測基站放大器的輸出功率電平Loutmin。

(3)將被測基站放大器增益調(diào)至最大，從GSM分析儀讀出被測基站放大器的輸出功率電平Loutmax。

(4)增益調(diào)節(jié)范圍為

ΔG?=?Loutmax－LoutmindB(7-9)

3)增益調(diào)節(jié)步長及步長誤差

A．定義

增益調(diào)節(jié)步長是指基站放大器最小的增益調(diào)節(jié)量。

增益調(diào)節(jié)步長誤差是指實際增益步長與標稱增益步長的差值。

B．指標要求

增益調(diào)節(jié)步長≤2dB；

增益調(diào)節(jié)步長誤差不超過±1dB/步長，±1dB/(1～10dB)，±1dB/(10～20dB)，±1.5dB/(20～30dB)。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及接法類同最大傳輸功率測量方法中的測量系統(tǒng)及接法，可參見圖7-8。

(2)降低被測基站放大器增益，從GSM分析儀測量被測基站放大器實際增益下降每一步長時的功率并記錄，直至增益為最小。

(3)增益調(diào)節(jié)步長為每相鄰測量功率電平之差。

(4)步長誤差

Δ?=?聲明的增益調(diào)節(jié)步長－實際的增益調(diào)節(jié)步長 (7-10)

(5)計算0～10dB、10～20dB、20～30dB內(nèi)的累積誤差。

3．自動電平控制(ALC)范圍

1)定義

自動電平控制是指當基站放大器工作于最大增益且輸出為最大功率時，增加輸入信號電平后，基站放大器對輸出信號電平的控制能力。

2)指標要求

當輸入信號電平提高小于等于6dB時，輸出功率應保持在最大輸出功率的±1dB之內(nèi)或關閉輸出(啟動旁路保護)。

3)測量方法

(1)測試系統(tǒng)及接法類同最大傳輸功率測量方法中的測量系統(tǒng)及接法，可參見圖7-8。

(2)將被測基站放大器增益調(diào)至最大。

(3)接通被測基站放大器ALC功能。

(4)被測設備輸入電平提高6dB，觀測GSM信號分析儀或功率計上的讀數(shù)變化應不超過±1dB或關閉。

4．最大允許輸入電平

1)定義

最大允許輸入電平是指被測基站放大器能承受而不致引起損傷的輸入電平。

2)指標要求

下行鏈路最大無損傷輸入功率為廠家聲稱額定輸入功率增加3dB，上行不作要求。由廠家聲明增加3dB后的最大允許輸入功率。

3)測量方法

(1)測試系統(tǒng)類及測試步驟同最大傳輸功率測量方法。

(2)?GSM信號發(fā)生器頻率調(diào)到被測基站放大器中心頻率，電平調(diào)到－10dBm，持續(xù)1min；

(3)重復其它指標項的測試，所測數(shù)值應在指標范圍內(nèi)。

5．雜散發(fā)射

1)定義

雜散發(fā)射是指除去工作載頻以及與正常調(diào)制相關的邊帶以外的頻率上的發(fā)射。

2)指標要求

指標要求見表7-4。帶外雜散發(fā)射測量帶寬如表7-5所示。表7-4雜散發(fā)射指標要求

3)測量方法

(1)測量系統(tǒng)及接法類同最大傳輸功率測量方法中的測量方法，可參見圖7-8。

(2)?GSM信號發(fā)生器頻率調(diào)到被測干線放大器中心頻率。

(3)將被測干線放大器增益調(diào)到最大。

(4)按表7-5調(diào)頻譜分析儀測量帶寬及檢波方式。

(5)在不同的偏移頻率上，讀雜散發(fā)射的功率電平。表7-5帶外雜散發(fā)射測量帶寬

6．帶內(nèi)波動

1)定義

帶內(nèi)波動是被測干線放大器在設備廠家聲明的工作頻率范圍內(nèi)最大電平和最小電平的差值。

2)指標要求

在有效工作頻帶內(nèi)：帶內(nèi)波動≤3dB(峰-峰值)。

3)測量方法

(1)按圖7-9所示連接測試系統(tǒng)。

(2)網(wǎng)絡分析儀起、止頻率設置成比被測干線放大器工作頻帶寬。

(3)將被測干線放大器增益調(diào)到最大。

(4)當被測設備為寬帶干線放大器時，從標網(wǎng)分析儀上讀出被測干線放大器有效工作頻帶內(nèi)最大、最小電平之間的差值，即為帶內(nèi)波動。圖7-9帶內(nèi)波動測試

7．輸入輸出電壓駐波比

1)定義

輸入輸出電壓反射系數(shù)是指從輸入、輸出端口反射的信號電壓與輸入的信號電壓的比。電壓駐波比為

2)指標要求

標稱最大輸出功率≥1W時，電壓駐波比≤1.4；

標稱最大輸出功率<1W時，電壓駐波比≤1.6。

3)測量方法

(1)按圖7-10所示連接測試系統(tǒng)。(7-11)圖7-10電壓駐波比測試

(2)在網(wǎng)絡分析儀測試端口1或2進行開路、短路、負荷校準后設置為測量。

(3)將電平調(diào)到被測干線放大器允許的最大輸入電平。

(4)設置干線放大器的增益為最小增益，將其輸入或輸出端口接到測試端口，輸出或輸入端口接負載。

(5)從網(wǎng)絡分析儀讀被測干線放大器工作頻帶內(nèi)最大的電壓駐波比。

注意：測量前向或反向輸出駐波比時應保證被測干線放大器無輸出信號。

8．旁路損耗

1)定義

旁路損耗是指基站放大器發(fā)生故障時，旁路保護功能啟動后引入的損耗。

2)指標要求

旁路損耗≤2.0dB。

3)測試方法

(1)測量系統(tǒng)如圖7-11所示。

(2)基站放大器加電，通過監(jiān)控面板關閉功放“OFF”，此時為基站放大器旁路狀態(tài)。

(3)信號發(fā)生器接基站放大器的BTS端(注意信號源的保護措施)。圖7-11旁路損耗測試

(4)頻譜儀接基站放大器輸出端ANT(加大功率衰減器或耦合器以保護儀器)。

(5)輸入信號0dBm，在頻譜儀上讀取輸出電平，所得便是旁路損耗值。

實驗二十二塔頂放大器測試

一、實驗目的

(1)掌握塔頂放大器的參數(shù)指標、測試方法與測試流程，全面了解塔頂放大器的工作原理。

(2)掌握測試儀器的使用方法和操作規(guī)范，對測試儀器有一個全面的了解。

二、實驗預習要求

(1)熟悉移動通信中塔頂放大器的工作原理。

(2)掌握塔頂放大器的關鍵參數(shù)指標及測試方法。三、實驗儀器和設備

(1)計算機一臺；

(2)塔頂放大器一臺；

(3)信號發(fā)生器(要求能產(chǎn)生GSM連續(xù)波信號，頻率涵蓋GSM工作頻段)一臺；

(4)頻譜分析儀(要求頻率涵蓋9kHz～12.75GHz，頻率分辨帶寬RBW能達到1kHz)一臺；

(5)網(wǎng)絡分析儀(要求頻率涵蓋9kHz～2GHz，附有校準件一套)一臺；

(6)噪聲測試儀(要求頻率涵蓋9kHz～2GHz)一臺；

(7)測試附件(測試電纜、衰減器、功率負載、耦合器、轉接器等)一套；

(8)塔頂放大器網(wǎng)管軟件一套。四、實驗原理

塔頂放大器(簡稱塔放)具有特別靈敏的濾波器和低噪聲放大器，用于移動通信基站鐵塔頂部天線下方對上行鏈路射頻信號進行放大，提高上行信號接收靈敏度，進而解決上下行鏈路不平衡的移動通信設備。塔頂放大器種類包括單工塔頂放大器、雙工塔頂放大器、雙向雙工塔頂放大器。

塔頂放大器的功能包括以下幾點：

(1)擴大基站覆蓋范圍。由于塔放提高了基站接收靈敏度，改善了基站上下行不平衡問題，因此可以增加基站有效覆蓋半徑。

(2)提高上行接收電平，改善弱信號覆蓋。安裝塔放后，基站接收系統(tǒng)增加了增益；上行接收電平的提高，也就改善了弱信號地區(qū)的覆蓋問題。

(3)降低掉話率，提高通話質量。塔放最根本的技術原理是降低基站接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，提高了基站信噪比，也就是提高了通話質量。

(4)降低手機輸出功率，減少上行信號的干擾。加裝塔放的基站，由于其上行接收電平得到加強，因此，所需的手機發(fā)射功率可以降低，為手機用戶帶來節(jié)省電池和減少輻射的好處。五、實驗注意事項

(1)仔細閱讀測試儀器的操作規(guī)程，避免損壞測試儀器。

(2)仔細確認被測設備和測試儀器的連線，避免損壞測試儀器和待測設備。

(3)做好測試附件的準備工作。

(4)做好測試儀器和設備的開機預熱工作，以及測試儀器的自我校準工作。

六、實驗內(nèi)容及步驟

1．標稱(最大)輸出功率(僅針對雙向塔頂放大器的下行鏈路)

1)定義標稱(最大)輸出功率是指塔頂放大器在線性工作區(qū)內(nèi)所能達到的最大輸出功率，此最大輸出功率應滿足以下條件：

(1)輸入信號為GSM連續(xù)波信號；

(2)增益為最大增益；

(3)滿足本技術規(guī)范書中所有指標要求；

(4)在網(wǎng)絡應用中不應超過此功率。

2)指標要求

對于雙向塔頂放大器的下行標稱(最大)輸出功率由廠家聲明，標稱(最大)輸出功率容差應在?±2dB范圍內(nèi)，極限條件時應在?±2.5dB范圍內(nèi)。

3)測量方法

(1)按圖7-12所示連接測試系統(tǒng)。圖7-12標稱(最大)輸出功率測試

(2)將GSM信號發(fā)生器輸出通過電纜接至被測設備輸入端口，再將功率衰減器及連接電纜總損耗值作為偏置輸入GSM分析儀或功率計中。

(3)關閉反向鏈路(測量前向輸出功率)或前向鏈路(測量反向輸出功率)。

(4)將GSM信號發(fā)生器設置為該被測設備工作頻率范圍內(nèi)或指配信道的中心頻率；將被測設備增益調(diào)到最大。

(5)調(diào)節(jié)GSM信號發(fā)生器的輸出電平直至ALC啟控點，GSM分析儀或功率計上直接顯示的每信道功率應在被測設備廠商聲明的最大輸出功率的容差范圍內(nèi)。

(6)記錄被測設備的輸出功率電平Lout(dBm)及輸入電平(GSM信號發(fā)生器輸出電平減去連接電纜的損耗值)Lin(dBm)。

2．增益

1)最大增益及誤差

A．定義

最大增益是指塔頂放大器在線性工作范圍內(nèi)對輸入信號的最大放大能力。

最大增益誤差是指最大增益的實測值與廠家聲明值之間的差值。

B．指標要求

12dB≤上行最大增益≤20dB，下行最大增益≤35dB(可調(diào))，具體增益值由廠家聲明；

最大增益誤差不超過±3dB。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及測試步驟類同標稱(最大)輸出功率測量方法，可參見圖7-12。

(2)最大增益為

Gmax?=?Lout－LindB

(7-12)

(3)增益誤差為

Δ?=Gmax－G廠家聲明值

dB(7-13)

2)增益調(diào)節(jié)范圍

A．定義

增益調(diào)節(jié)范圍是指當塔頂放大器增益可調(diào)時，其最大增益和最小增益的差值。

B．指標要求

增益調(diào)節(jié)范圍≥5dB，具體為廠家聲明值。

C．測量方法

(1)測試系統(tǒng)及測試步驟類同標稱(最大)輸出功率測量方法。

(2)調(diào)被測設備增益為最小，從GSM分析儀讀出被測設備的輸出功率電平Loutmin。

(3)調(diào)被測設備增益為最大，從GSM分析儀讀出被測設備的輸出功率電平Loutmax。

(4)增益調(diào)節(jié)范圍為

ΔG?=?Loutmax－LoutmindB(7-14)

3．自動電平控制(ALC)范圍

1)定義

自動電平控制是指當塔頂放大器工作于最大增益且輸出為最大功率時，增加輸入信號電平時，塔頂放大器對輸出信號電平的控制能力。

2)指標要求

(1)對單向塔頂放大器和雙向塔頂放大器的上行鏈路不作要求。

(2)雙向塔頂放大器的下行鏈路：當輸入信號電平提高小于等于6dB時，輸出功率應保持在最大輸出功率的±1dB之內(nèi)或關閉輸出(旁路保護)。

3)測量方法

(1)測試系統(tǒng)及接法類同標稱(最大)輸出功率測量方法中的測試系統(tǒng)及接法，可參見圖7-12。

(2)將被測設備增益調(diào)至最大。

(3)接通被測設備ALC功能。

(4)將被測設備輸入電平提高6dB，觀測GSM信號分析儀或功率計上的讀數(shù)變化(應不超過±2dB)，繼續(xù)提高輸入電平，被測設備輸出變化仍應不超過±1dB或關閉。

4．最大允許輸入電平

1)定義

最大允許輸入電平是指被測塔頂放大器能承受而不致引起損傷的輸入電平。

2)指標要求

(1)單向塔頂放大器：上行鏈路最大無損傷輸入功率為-10dBm，下行不作要求。

(2)雙向塔頂放大器：下行鏈路最大無損傷輸入功率為廠家聲稱額定輸入功率增加3dB，由廠家聲明增加3dB后的最大允許輸入電平；上行鏈路最大無損傷輸入功率為－10dBm。

3)測量方法

(1)測試系統(tǒng)為圖7-12所示。

(2)?GSM信號發(fā)生器頻率調(diào)到被測設備中心頻率,電平調(diào)到指標要求中規(guī)定的最大無損傷輸入功率電平，持續(xù)1min。

(3)重復增益調(diào)節(jié)范圍、自動電平控制、最大允許輸入電平的指標項的測試，所測數(shù)值應在指標范圍內(nèi)。

5．雜散發(fā)射(僅對雙向塔放的下行鏈路)