基于衰減器、陷波器、POI 三者對雜散輻射測試影響的研究

李國旗 錢思齊

中通維易科技服務有限公司

0 引言

雜散輻射是指帶外的由諧波輻射、寄生輻射、互調產物及頻率轉移產物（如本振泄漏）等產生的非期望輻射。

發信系統（通常是射頻）本應該在規定的頻率范圍內發送無線信號，即發射帶內信號。但是發信系統在制造時，內部元器件采用的并非理想器件，普遍存在一定的非線性，在發射無線信號的過程中，產生了很多非規定頻率范圍內的信號，即發生了雜散輻射，這可能對其他通信系統造成干擾。因此，雜散輻射是無線通信中的重要指標，各大運營商對該指標也十分重視。

目前在5G 網絡建設過程中，由于更多頻段的信號被拓展使用，針對雜散指標的研究對基站、直放站的落地建設具有重要的應用價值，只有解決通信信號之間的干擾問題，才能提高通信的速率和建設高效快速的通信系統。

1 直放站雜散輻射的測試方式

關于直放站的雜散輻射的測試方法，國家通信行業標準《YD/T 1596-2011 800MHz 2GHzCDMA 數字蜂窩移動通信網模擬直放站技術要求和測試方法》給出的系統模型如圖1所示。總的框架模型就是用單載波CDMA 信號發生器激勵，用頻譜儀測量，設置合適的頻段、BW 來測試和觀察。

圖1 系統模型

上述行業標準中并未對雜散輻射指標測試方法進行細化描述，這會造成各檢測機構對雜散輻射測試不一致的情況，影響結果的準確性。對于雜散指標的要求如圖2 所示。

圖2 行業指標要求（下行鏈路的特殊頻段指標要求）

我站按照標準連接測試系統，信號源、頻譜儀均設置好對應頻點頻段。現以885MHz～915MHz 為例，指標要求為-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法直接輸入這么大功率（一般在30dBm以下），測試下行鏈路指標時需要加衰減器。考慮到載波信號峰均比和頻譜儀動態范圍，一般輸入頻譜儀的信號功率不宜超過0dBm，故選擇衰減值50dB 的衰減器測試下行鏈路指標。但是衰減器的引入必然會造成儀表底噪的抬升，通過圖3-1 和圖3-2 可見在885MHz～915MHz 范圍內頻譜儀自身底噪在-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 淹沒在儀表底噪中，無法有效測出。

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

針對衰減器導致儀表底噪過高無法測試的問題，我站經過多次試驗和評估，對雜散輻射試驗方法進行了優化，選擇使用陷波器或POI 代替衰減器進行測試。

2 方案制定與分析

第一種測試配件是陷波器，陷波器又稱帶阻濾波器，其原理是通過多次反射通帶內的主信號，從而達到主信號減弱的目的，但并不削弱帶外信號。其外觀如圖4 所示。

圖4 陷波器外觀

測試之前，用矢量網絡分析儀測試其傳輸特性（如圖5所示），展開阻帶頻率，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 （頻段展開后）陷波器傳輸特性

接著測出雜散要求頻段（885MHz～915MHz）各頻點插損（如圖7 所示），在最終測直放站的雜散輻射指標系統中，設置儀器對應頻點的補償值用來消除陷波器對試驗結果造成的不利影響，以達到準確測量的目的。各頻點的插損記錄如下：

根據此前頻譜儀自身底噪-100.46dBm 計算，加裝陷波器后，頻譜儀底噪最高被抬升到了-100.46dBm -（-14.323dB）=-86.137dBm，優于雜散輻射指標要求的-67dBm，可以用于測試該指標。

圖7 陷波器885MHz～915MHz 各頻點插損

第二種測試配件是無源分布系統多系統接入平臺（POI），其外觀如圖8 所示，原理是所有頻段信號均可通過并將不同頻段信號通過不同端口輸出，測試中在通帶頻段接口接衰減器和負載，用來吸收通帶的信號，防止其反射對測試造成干擾，其他頻段信號在各自的頻段區通過，互不影響，使測試結果更加準確。由圖8 可以看出，POI 的每個接口對應的頻段剛好是我們需要測的雜散所對應的頻段。如陷波器一樣，首先測各個接口的電氣性能。以兩條高頻電纜線和無源分布系統多系統接入平臺（POI）雜散測試箱組成的系統為例，其測得的插入損耗如下：

表 插入損耗

圖8 多系統分布平臺POI 外觀

同樣根據此前頻譜儀自身底噪-100.46dBm 計算，加裝POI 后，頻譜儀底噪最高被抬升到了-100.46dBm-（-10.36dB）=-90.1dBm，優于雜散輻射指標要求的-67dBm，可以用于測試該指標。

3 試驗方法優化評估

我站按照通信行業標準《YD/T 1596-2011 800MHz 2GHzCDMA 數字蜂窩移動通信網 模擬直放站技術要求和測試方法》連接直放站測試系統，按照標準要求找到標稱最大功率點后，維持信號源輸入電平不變，開始測試雜散輻射這一指標，將衰減器分別用陷波器和無源分布系統多系統接入平臺（POI）替換，按照標準方法逐步測試，現將三者結果分析如下：

首先觀察分析測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

不難發現帶外頻段底噪為-49.90dBm，也就是圖中M2 和M3 所示的位置，進一步證明單純的接衰減器無法測出雜散輻射這一性能指標。將衰減器更換為陷波器，連接好測試系統后將陷波器插損補償到頻譜儀中，以消除陷波器自身原因對測試的影響。通帶內測試結果如圖10 所示，雜散輻射測試結果如圖11 所示。

圖10 陷波器通帶信號

圖11 陷波器雜散

由圖10 可以看出波形呈現不規則的波峰和波谷，是由于多次發射造成的通帶內信號削弱，帶外的底噪也可以測得-90dBm 左右。由圖11 可以看出測得885MHz～915MHz 雜散輻射為-67.20dBm，符合指標要求。

將陷波器換為無源分布系統多系統接入平臺（POI）雜散環境箱，再次測試，其通帶內信號完全被衰減器和負載吸收，不產生反射信號；直接測試885MHz～915MHz的雜散輻射指標，測試截圖見圖12。

圖12 POI 環境試驗箱下的雜散

測試結果為-70.10dBm，滿足指標要求。

通過對比陷波器和POI 兩種配件的測試結果，可以看出使用陷波器測試得到的結果比POI 差了3dB，我站對可能產生該差異的原因進行了分析：陷波器的原理是通過反射的方式阻止通帶內的主信號進入儀表，而反射的信號會原路返回進入直放站輸出端口，對直放站產生一些不可預期的影響，如駐波告警并關斷信號、反射信號與發射信號疊加產生變化等；若反射信號對發射信號造成了影響，產生了諧波或寄生電平，就很有可能造成雜散指標的惡化。針對這一可能出現的問題，我站對陷波器測試方法進行了改進，在陷波器前加裝了一個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，仍然滿足測試雜散輻射的測試條件，但反射進入直放站的信號被衰減器進行了兩次衰減降低了20dB，反射信號基本不會對直放站和指標測試產生影響。

我站用改進后的測試方法進行了實驗，實驗結果如圖13所示。

圖13 改進后陷波器雜散

從圖中可看出，改進后的陷波器測試雜散輻射，得到-70.13dBm，與POI 測試結果基本一致，說明改進方法具備有效性。

4 結束語

陷波器和無源分布系統多系統接入平臺（POI）都可以用于測試雜散輻射指標，兩種測試方法略有區別：無源分布系統多系統接入平臺（POI）雜散環境箱的性能最好，測試也最精確，但測試不同頻段時需要連接不同端口，測試效率較低；陷波器只需要一次接線，就可以測出所有頻段的雜散輻射，測試效率有較大提升，但由于其反射主信號，測試中會出現不確定性，對測試結果應加以分析判斷。

本項測試的應用價值在于能準確地測出雜散發射指標對于通信質量的影響程度，據此能排除信號傳輸時的干擾，以及雜散輻射帶來的危害，對4G 和5G 基站直放站落地實施有一定的幫助。