《基站无源互调失真定位及测试系统优化分析》3200字

基站无源互调失真定位及测试系统优化分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u24150基站无源互调失真定位及测试系统优化分析综述 1320771.1NR基站PIM信号失真定位研究 149721.2NR基站PIM失真位置处整改 233811.3对于接收测试系统优化处理 3由于PIM产生的信号特别小同时载波发射功率又很大，对于测量系统也提出新挑战，探索在微波暗室中对于PIM测试的方法和接收系统搭建。本文将对测量接收系统搭建进行深入研究，研究如何减少接收系统受到基站PIM产物干扰影响，同时又能够精确测量准确定位基站产生PIM的部位，对于基站进行问题定位、抑制和整改，使其能够满足标准和环境的要求，NR基站PIM测试过程出现问题进行定位整改，用实际工作频段在3.5GHz频段的NR基站进行实测验证。目前国内在NR基站故障定位研究方面还有待提高，而国内现有的二分法与敲击法故障定位技术，虽然操作工具简单、定位类型多样，但存在费事费力的弊端。如何进行NR基站产生PIM失真信号进行定位值得深入研究。NR基站PIM信号失真定位研究当NR基站发射双载波信号且在典型工作状态下时出现无源互调3阶信号，该信号将干扰基站本身接收系统，占据接收机信道带宽形成接收冗余甚至导致接收系统的瘫痪。对无源互调失真信号进行整改，首先需要进行PIM失真位置的判定，对出现PIM失真的位置进行定位分析。在NR基站测试时，转台连续旋转，接收天线在1m-2m范围（围绕垂直高度1.5m处）进行升降，测试接收机或频谱分析仪设置为最大保持状态。这样就可以根据测试结果读取产生最大PIM失真信号的转台方位角和接收天线高度。从试验结果查询，此时转台位置为315度，天线高度为1.5m。此时NR基站的Alarm线相对于其他位置更靠近接收系统，初步假设出现PIM失真与该位置处相关。接收天线与NR基站中心位置高度相同，表明PIM失真信号来源于接收天线在1.5m高度时其3dB波瓣宽度所覆盖的位置处。针对设想进行试验验证。将转台调整为315度固定在此角度，此时设置接收天线使其从1m开始上升，满足50cm步进的上升要求，接收机采用RMS检波方式处于“MaxHold”模式，测试结束后发现在天线1.5m高度时测试结果最大，与首次测试结果比较一致，则证明PIM失真信号产生于该位置处。试验时一名工程师在电波暗室内部采用敲击法，对Alarm轻轻敲击，接收机此时设置为“Clear”模式，接收机会进行持续扫描会看到接收值在跳动在变化。对Alarm线进行重新连接，确保接口处适配，此时敲击该线看到接收机接收信号跳动范围较小，则表明该Alarm接线处是产生无源互调失真的位置之一。将接收机设置为“MaxHold”模式，在Alarm接线处粘贴铜箔后进行新测试，发现在37654MHz处测试功率值偏小，为-81.226dBm，比首次测试结果有所改善，NA基站需要进一步的整改。NR基站PIM失真位置处整改对于基站初步定位后进行分析研究，由于NR基站的结构相当复杂，包含大量的无源器件发射天线主板，如反射板、隔离器、射频电缆接头、天线支架、天线罩支撑架等器件，这些器件采用分层布置的方式进行有序的排列连接，确保NR基站的发射稳定性并减少了基站实际的体积，便于进行在铁塔上安装。NR基站上具有很多通信和射频链路，对于普通的基站PIM信号失真检测往往采用拆开单独的部件进行单独测试的研究方法。将基站部件拆下单独试验研究的方法具有一定缺陷和弊端。以往基站PIM失真信号检测都是将各个无源器件拆下分别进行PIM失真测试，这样实现起来比较容易便于得到单个器件的整体PIM指标。一般的发射天线PIM指标要≤－150dBc，辐射单元的PIM指标要≤－145dBc等。对于成品的NR基站来讲对于单独的测试模式测试一般都是符合要求后才进行的整体组装，单独对某一模块进行PIM测试不利于基站整体改善。试验时提出整体进行PIM失真信号测试整改方式，单次试验只改变基站的某一个组成要素，其他器件结构保持不变。试验整改方式包括：增加接触表面的导电铜箔、增加板间吸波材料、对于相连接的金属板增加导电胶、对于支架螺丝连接、固定发射板的螺丝力矩、基站底部的光纤通信模块、发射板上端接的低PIM负载、表面焊接工艺、基站外壳接地线位置、大量的隔离器、基站各层板间连接的射频电缆组件等。NR基站的外观图如5-1所示。图5-1NR基站表面外观图NR基站各层板间存在布线结构，射频电缆中流经的电流引起离子进行迁移，板间接触面相对的热运动。这种处理起来比较麻烦，增大板间线缆间隔避免多个射频电缆紧紧密排在一起。对于板间相连接的地面，增加导电导电胶或导电铜箔增加多层板间物理导电性。同时在各个层板间之间增加专用的吸波材料减少板间存在信号的反射。检查基站各层发射板表面是否存在焊接工艺不达标的情况，进行重新焊接必要时更换新的发射样板。对于各层板结构之间固定的螺丝进行检查，使用专门的力矩扳手进行螺丝松紧度的检查和排查，将螺丝拧开后用力矩扳手根据螺丝尺寸固定同一扭矩重新进行安装。检查基站底部的光纤通信模块，仔细观察光线模块插进去基站底部预留的光纤通信端口时是否出现松动，可以在光纤接口外侧贴上导电铜箔处理。检查NR基站外壳接地线位置是否有连接专门的接地导线，该接地导线应尽可能短并且与暗室内部的接地线缆相连接。NR基站的安装支架往往设计在基站背面，适度调节后便于基站顺利挂在抱杆上。本次试验大概了解到Alarm所在的位置是研究的重点关注点。首先进行该线缆重新连接，这样可避免接触的非线性产生PIM信号失真。用力矩扳手逐个检查拧在开发板上的低PIM负载，发现在基站下排最左侧的负载出现松动情况，可能是NR基站做射频电磁场辐射抗扰度试验时通过该端口进行基站数据和流量的时刻监控。同时，发现基站底部的光纤模块出现稍微晃动，采用导电铜箔贴在该端口的外侧。然后在此基础上进行重新NR基站PIM失真信号测试。测试结果发现NR基站双载波信号变小，PIM失真信号也减小，本次整改有所改善，将NR基站PIM失真定位问题后，再从根源上就行深入整改，使每个器件的PIM性能都满足要求的基础上降低NR基站整机的PIM产物，提高基站工作时的稳定性。对于接收测试系统优化处理由于无源器件的PIM信号非常小，对于PIM失真测试接收系统进行改进和优化，降低背景噪声提高测试的准确性。试验需要测试到非常小的信号就需要接收机或频谱仪具有很好的自身本底噪声环境，同时又由于NR基站载波功率发射大，接收机和频谱仪需要具有较大的动态范围。根据第四章的测试基本原理可分析影响接收系统背景环境的因素，包括：发射和接收天线的增益值、空间损耗的大小，滤波器插入损耗、射频线缆的路损耗、低噪声预放大器的增益和平坦度、接收机的灵敏度等要素。首先更换接收天线，采用大口径的高增益的喇叭天线作为接收天线，该天线口径较大涵盖频率范围广，可以进行400MHz-3GHz频率的测试。3GHz-6GHz频段也选用高增益的喇叭天线作为接收天线。其次，根据空间损耗校准公式（5-1），可知电波暗室内部的空间衰减值与测试时距离有关，适当缩短测试距离可以减少空间损耗的结果。SA+G=−G其中：Pr:接收天线接收功率（dBm）；Pt:发射天线输入功率（dBm）；Gt:发射天线相对于全向天线的增益（dBi）；Gr:接收天线相对于全向天线的增益（dBi）；d：发射和接收天线的距离（m）；f:频率（Hz）。然后，对于试验需要的带通带阻滤波器、高通滤波器、低通滤波器、射频线缆进行更换校准，选择插入损耗值较小的器件，缩短射频线缆的适用长度，减少路径损耗。如图5-2所示，更换增益较大的接收天线进行电波暗室内部空间损耗的校准。图5-2更换接天线重新校准布置图最后，提高接收信号的灵敏性。对于接收或频谱分析仪，减少其分辨率带宽和视频带宽，设置1GHz-6GHz的分辨率带宽为100KHz，视频带宽为300KHz，改善接收机自身的背景噪声。使用平坦度较好、增益较高的低噪声预放大器进行PIM失真微弱信号的放大，将放大后的信号输入接收机，进而降低接收系统的整体背景噪声，便于对于基站工作时产生微弱的PIM失真信号进行测量。图5-3、图5-4和图5-5表示接收系统优化后测试频段分别为400MHz-1GHz、1GHz-3GHz和3GHz-6GHz的背景噪声测试结果。图