《基站無(wú)源互調(diào)失真定位及測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化分析》3200字

基站無(wú)源互調(diào)失真定位及測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u24150基站無(wú)源互調(diào)失真定位及測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化分析綜述 1320771.1NR基站PIM信號(hào)失真定位研究 149721.2NR基站PIM失真位置處整改 233811.3對(duì)于接收測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化處理 3由于PIM產(chǎn)生的信號(hào)特別小同時(shí)載波發(fā)射功率又很大，對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)也提出新挑戰(zhàn)，探索在微波暗室中對(duì)于PIM測(cè)試的方法和接收系統(tǒng)搭建。本文將對(duì)測(cè)量接收系統(tǒng)搭建進(jìn)行深入研究，研究如何減少接收系統(tǒng)受到基站PIM產(chǎn)物干擾影響，同時(shí)又能夠精確測(cè)量準(zhǔn)確定位基站產(chǎn)生PIM的部位，對(duì)于基站進(jìn)行問(wèn)題定位、抑制和整改，使其能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境的要求，NR基站PIM測(cè)試過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行定位整改，用實(shí)際工作頻段在3.5GHz頻段的NR基站進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證。目前國(guó)內(nèi)在NR基站故障定位研究方面還有待提高，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的二分法與敲擊法故障定位技術(shù)，雖然操作工具簡(jiǎn)單、定位類(lèi)型多樣，但存在費(fèi)事費(fèi)力的弊端。如何進(jìn)行NR基站產(chǎn)生PIM失真信號(hào)進(jìn)行定位值得深入研究。NR基站PIM信號(hào)失真定位研究當(dāng)NR基站發(fā)射雙載波信號(hào)且在典型工作狀態(tài)下時(shí)出現(xiàn)無(wú)源互調(diào)3階信號(hào)，該信號(hào)將干擾基站本身接收系統(tǒng)，占據(jù)接收機(jī)信道帶寬形成接收冗余甚至導(dǎo)致接收系統(tǒng)的癱瘓。對(duì)無(wú)源互調(diào)失真信號(hào)進(jìn)行整改，首先需要進(jìn)行PIM失真位置的判定，對(duì)出現(xiàn)PIM失真的位置進(jìn)行定位分析。在NR基站測(cè)試時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，接收天線在1m-2m范圍（圍繞垂直高度1.5m處）進(jìn)行升降，測(cè)試接收機(jī)或頻譜分析儀設(shè)置為最大保持狀態(tài)。這樣就可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果讀取產(chǎn)生最大PIM失真信號(hào)的轉(zhuǎn)臺(tái)方位角和接收天線高度。從試驗(yàn)結(jié)果查詢，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)位置為315度，天線高度為1.5m。此時(shí)NR基站的Alarm線相對(duì)于其他位置更靠近接收系統(tǒng)，初步假設(shè)出現(xiàn)PIM失真與該位置處相關(guān)。接收天線與NR基站中心位置高度相同，表明PIM失真信號(hào)來(lái)源于接收天線在1.5m高度時(shí)其3dB波瓣寬度所覆蓋的位置處。針對(duì)設(shè)想進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。將轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)整為315度固定在此角度，此時(shí)設(shè)置接收天線使其從1m開(kāi)始上升，滿足50cm步進(jìn)的上升要求，接收機(jī)采用RMS檢波方式處于“MaxHold”模式，測(cè)試結(jié)束后發(fā)現(xiàn)在天線1.5m高度時(shí)測(cè)試結(jié)果最大，與首次測(cè)試結(jié)果比較一致，則證明PIM失真信號(hào)產(chǎn)生于該位置處。試驗(yàn)時(shí)一名工程師在電波暗室內(nèi)部采用敲擊法，對(duì)Alarm輕輕敲擊，接收機(jī)此時(shí)設(shè)置為“Clear”模式，接收機(jī)會(huì)進(jìn)行持續(xù)掃描會(huì)看到接收值在跳動(dòng)在變化。對(duì)Alarm線進(jìn)行重新連接，確保接口處適配，此時(shí)敲擊該線看到接收機(jī)接收信號(hào)跳動(dòng)范圍較小，則表明該Alarm接線處是產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)失真的位置之一。將接收機(jī)設(shè)置為“MaxHold”模式，在Alarm接線處粘貼銅箔后進(jìn)行新測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在37654MHz處測(cè)試功率值偏小，為-81.226dBm，比首次測(cè)試結(jié)果有所改善，NA基站需要進(jìn)一步的整改。NR基站PIM失真位置處整改對(duì)于基站初步定位后進(jìn)行分析研究，由于NR基站的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，包含大量的無(wú)源器件發(fā)射天線主板，如反射板、隔離器、射頻電纜接頭、天線支架、天線罩支撐架等器件，這些器件采用分層布置的方式進(jìn)行有序的排列連接，確保NR基站的發(fā)射穩(wěn)定性并減少了基站實(shí)際的體積，便于進(jìn)行在鐵塔上安裝。NR基站上具有很多通信和射頻鏈路，對(duì)于普通的基站PIM信號(hào)失真檢測(cè)往往采用拆開(kāi)單獨(dú)的部件進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試的研究方法。將基站部件拆下單獨(dú)試驗(yàn)研究的方法具有一定缺陷和弊端。以往基站PIM失真信號(hào)檢測(cè)都是將各個(gè)無(wú)源器件拆下分別進(jìn)行PIM失真測(cè)試，這樣實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易便于得到單個(gè)器件的整體PIM指標(biāo)。一般的發(fā)射天線PIM指標(biāo)要≤－150dBc，輻射單元的PIM指標(biāo)要≤－145dBc等。對(duì)于成品的NR基站來(lái)講對(duì)于單獨(dú)的測(cè)試模式測(cè)試一般都是符合要求后才進(jìn)行的整體組裝，單獨(dú)對(duì)某一模塊進(jìn)行PIM測(cè)試不利于基站整體改善。試驗(yàn)時(shí)提出整體進(jìn)行PIM失真信號(hào)測(cè)試整改方式，單次試驗(yàn)只改變基站的某一個(gè)組成要素，其他器件結(jié)構(gòu)保持不變。試驗(yàn)整改方式包括：增加接觸表面的導(dǎo)電銅箔、增加板間吸波材料、對(duì)于相連接的金屬板增加導(dǎo)電膠、對(duì)于支架螺絲連接、固定發(fā)射板的螺絲力矩、基站底部的光纖通信模塊、發(fā)射板上端接的低PIM負(fù)載、表面焊接工藝、基站外殼接地線位置、大量的隔離器、基站各層板間連接的射頻電纜組件等。NR基站的外觀圖如5-1所示。圖5-1NR基站表面外觀圖NR基站各層板間存在布線結(jié)構(gòu)，射頻電纜中流經(jīng)的電流引起離子進(jìn)行遷移，板間接觸面相對(duì)的熱運(yùn)動(dòng)。這種處理起來(lái)比較麻煩，增大板間線纜間隔避免多個(gè)射頻電纜緊緊密排在一起。對(duì)于板間相連接的地面，增加導(dǎo)電導(dǎo)電膠或?qū)щ娿~箔增加多層板間物理導(dǎo)電性。同時(shí)在各個(gè)層板間之間增加專(zhuān)用的吸波材料減少板間存在信號(hào)的反射。檢查基站各層發(fā)射板表面是否存在焊接工藝不達(dá)標(biāo)的情況，進(jìn)行重新焊接必要時(shí)更換新的發(fā)射樣板。對(duì)于各層板結(jié)構(gòu)之間固定的螺絲進(jìn)行檢查，使用專(zhuān)門(mén)的力矩扳手進(jìn)行螺絲松緊度的檢查和排查，將螺絲擰開(kāi)后用力矩扳手根據(jù)螺絲尺寸固定同一扭矩重新進(jìn)行安裝。檢查基站底部的光纖通信模塊，仔細(xì)觀察光線模塊插進(jìn)去基站底部預(yù)留的光纖通信端口時(shí)是否出現(xiàn)松動(dòng)，可以在光纖接口外側(cè)貼上導(dǎo)電銅箔處理。檢查NR基站外殼接地線位置是否有連接專(zhuān)門(mén)的接地導(dǎo)線，該接地導(dǎo)線應(yīng)盡可能短并且與暗室內(nèi)部的接地線纜相連接。NR基站的安裝支架往往設(shè)計(jì)在基站背面，適度調(diào)節(jié)后便于基站順利掛在抱桿上。本次試驗(yàn)大概了解到Alarm所在的位置是研究的重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)。首先進(jìn)行該線纜重新連接，這樣可避免接觸的非線性產(chǎn)生PIM信號(hào)失真。用力矩扳手逐個(gè)檢查擰在開(kāi)發(fā)板上的低PIM負(fù)載，發(fā)現(xiàn)在基站下排最左側(cè)的負(fù)載出現(xiàn)松動(dòng)情況，可能是NR基站做射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)時(shí)通過(guò)該端口進(jìn)行基站數(shù)據(jù)和流量的時(shí)刻監(jiān)控。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)基站底部的光纖模塊出現(xiàn)稍微晃動(dòng)，采用導(dǎo)電銅箔貼在該端口的外側(cè)。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行重新NR基站PIM失真信號(hào)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)NR基站雙載波信號(hào)變小，PIM失真信號(hào)也減小，本次整改有所改善，將NR基站PIM失真定位問(wèn)題后，再?gòu)母瓷暇托猩钊胝?，使每個(gè)器件的PIM性能都滿足要求的基礎(chǔ)上降低NR基站整機(jī)的PIM產(chǎn)物，提高基站工作時(shí)的穩(wěn)定性。對(duì)于接收測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化處理由于無(wú)源器件的PIM信號(hào)非常小，對(duì)于PIM失真測(cè)試接收系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，降低背景噪聲提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。試驗(yàn)需要測(cè)試到非常小的信號(hào)就需要接收機(jī)或頻譜儀具有很好的自身本底噪聲環(huán)境，同時(shí)又由于NR基站載波功率發(fā)射大，接收機(jī)和頻譜儀需要具有較大的動(dòng)態(tài)范圍。根據(jù)第四章的測(cè)試基本原理可分析影響接收系統(tǒng)背景環(huán)境的因素，包括：發(fā)射和接收天線的增益值、空間損耗的大小，濾波器插入損耗、射頻線纜的路損耗、低噪聲預(yù)放大器的增益和平坦度、接收機(jī)的靈敏度等要素。首先更換接收天線，采用大口徑的高增益的喇叭天線作為接收天線，該天線口徑較大涵蓋頻率范圍廣，可以進(jìn)行400MHz-3GHz頻率的測(cè)試。3GHz-6GHz頻段也選用高增益的喇叭天線作為接收天線。其次，根據(jù)空間損耗校準(zhǔn)公式（5-1），可知電波暗室內(nèi)部的空間衰減值與測(cè)試時(shí)距離有關(guān)，適當(dāng)縮短測(cè)試距離可以減少空間損耗的結(jié)果。SA+G=?G其中：Pr:接收天線接收功率（dBm）；Pt:發(fā)射天線輸入功率（dBm）；Gt:發(fā)射天線相對(duì)于全向天線的增益（dBi）；Gr:接收天線相對(duì)于全向天線的增益（dBi）；d：發(fā)射和接收天線的距離（m）；f:頻率（Hz）。然后，對(duì)于試驗(yàn)需要的帶通帶阻濾波器、高通濾波器、低通濾波器、射頻線纜進(jìn)行更換校準(zhǔn)，選擇插入損耗值較小的器件，縮短射頻線纜的適用長(zhǎng)度，減少路徑損耗。如圖5-2所示，更換增益較大的接收天線進(jìn)行電波暗室內(nèi)部空間損耗的校準(zhǔn)。圖5-2更換接天線重新校準(zhǔn)布置圖最后，提高接收信號(hào)的靈敏性。對(duì)于接收或頻譜分析儀，減少其分辨率帶寬和視頻帶寬，設(shè)置1GHz-6GHz的分辨率帶寬為100KHz，視頻帶寬為300KHz，改善接收機(jī)自身的背景噪聲。使用平坦度較好、增益較高的低噪聲預(yù)放大器進(jìn)行PIM失真微弱信號(hào)的放大，將放大后的信號(hào)輸入接收機(jī)，進(jìn)而降低接收系統(tǒng)的整體背景噪聲，便于對(duì)于基站工作時(shí)產(chǎn)生微弱的PIM失真信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。圖5-3、圖5-4和圖5-5表示接收系統(tǒng)優(yōu)化后測(cè)試頻段分別為400MHz-1GHz、1GHz-3GHz和3GHz-6GHz的背景噪聲測(cè)試結(jié)果。圖