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发射功率和接收灵敏度测试,如何更好的保障精准度?
2019-07-17 17:56
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测试测量技术
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发射功率和接收灵敏度是
手机
射频测试的重要指标,测试系统的路径损耗校准很关键,工程应用中普遍使用金机校准法和矢量网络分析仪测量法,介绍一种使用功率探头的方案,利用其不确定度低的特性,大大提高测试精度。
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2条回答
ZXH22770
2019-07-18 03:45
路径损耗校准方案如图2所示综测仪内部结构示意图,综测仪内部有信号源和信号分析仪两个模块,通过开关与综测仪的射频端口相连,外部连接测试夹具。发射和接收测试这两种场景下信号传输路径不同,为了获得精确测量结果,需要分别校准信号源和信号分析仪连同外接设备(测试夹具)的路径损耗。工程应用中,普遍使用金机校准法或矢量网络分析仪测量法校准系统路径损耗。
图2、综测仪内部结构示意图
2.1 金机校准法
预先挑选发射功率和接收电平稳定的手机主板(或手机整机)标记为金机,其技术规格是基于其它测试仪器评估出来的,是已知的。校准系统路径损耗时,用待校准的射频测试系统测量金机发射功率和接收电平,计算当前测量结果与技术规格之间的差值,即得出系统路径损耗。这种方法操作简单、测量速度快,但在实际使用过程中常常遇到测不准的问题。产线中为兼顾不同测试工位,只能把测试门限适当放宽,这实际上相当于降低了测试标准。究其原因:
①金机原始数据是用综测仪测得,综测仪的典型不确定度约为0.5~1dB[1],这就造成不同金板之间的差异,参考值就已经不精确。
②金机由于重复使用,天线测试座的磨损会带来与测试夹具接触不良的问题,增大随机误差,进而影响测量结果。
③某些产线测试环境较差,温度、湿度波动明显,导致金机发射功率和接收灵敏度随之变化,稳定性受影响,增大随机误差。
2.2 矢量网络分析仪测量法
使用矢量网络分析仪测量夹具射频线缆的S21参数,当作系统路径损耗值进行补偿,矢量网络分析仪的不确定度很低,一般小于0.05dB[2],可保证夹具测量的精确性,但这种方案只能测量手机天线测试座到综测仪射频端口之间的损耗,综测仪的不确定性没有消除。
3、功率探头测量方案
3.1 信号源校准
在测试手机接收机性能时,综测仪输出信号供手机接收。使用R&S®NRP-Z91型功率探头测量测试夹具与手机天线测试座连接处的信号电平Pafter,与综测仪信号源设置输出电平Pbefore比较,差值即为在该频率处路径损耗值LOSSdl。
图3、信号源校准原理图
R&S®NRP-Z91是一款通用型功率探头,一端输入射频信号,另一端通过USB线传送测量数据给功率计主机,测得值即是功率探头输入信号电平值,R&S®NRP-Z91的不确定度典型值约为0.06dB[3],由此计算出的LOSSdl不确定度等同功率探头。
在测试手机接收性能时,综测仪输出信号电平较低,一般为-90dBm以下,功率探头受量程所限不足以测量这个信号,但综测仪信号源的电平线性度很好(典型值小于0.1dB)[1],因此可选取功率探头量程内的信号电平替代实际测试时的电平进行测量。如图4和图5所示,综测仪发出-30dBm的信号,用功率探头测得进入手机天线测试座的信号电平为-33.45dBm,所以在1900MHz这个频点上,信号源部分的系统路径损耗为3.45dB。
图4、综测仪信号源设置输出电平Pbefore
图5、天线测试座连接处的信号电平Pafter3.2 信号分析仪校准
在测试手机发射机性能时,综测仪接收并解调手机发射的信号。使用R&S®NRP-Z28型功率探头测量测试夹具与手机天线测试座连接处的信号电平Pbefore,与综测仪的信号分析仪测量到的输入信号电平Pafter比较,差值即为在该频率处路径损耗校准值LOSSul。
图6、信号分析仪校准原理图R&S®NRP-Z28型功率探头内部集成了一个功分器,因此有信号输入和信号输出两个射频端口以及另外一根USB线连接至功率计主机。用校准信号源发出信号接入R&S®NRP-Z28信号输入端,由于功分器两输出端信号平衡性非常好,功率计主机测得值即为到达夹具端口的功率值,R&S®NRP-Z28的不确定度典型值约为0.06dB[3],由此计算出的LOSSul不确定度等同功率探头。
在测试手机发射性能时,手机发射功率较高(一般为20dBm以上),同前文中手机接收性能测试,功率探头受量程所限不足以测量这个信号,可选取功率探头量程内的信号电平替代实际测试时的电平进行测量。如图7和图8所示,用功率探头测得从手机天线测试座发射的信号电平为-7.55dBm,综测仪测得这个信号电平为-10.739dBm,所以在1900MHz这个频点上,分析仪的系统路径损耗为3.19dB。
图7、天线测试座连接处的信号电平Pbefore
图8、综测仪信号分析仪测得功率Pafter
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2.1 金机校准法
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①金机原始数据是用综测仪测得,综测仪的典型不确定度约为0.5~1dB[1],这就造成不同金板之间的差异,参考值就已经不精确。
②金机由于重复使用,天线测试座的磨损会带来与测试夹具接触不良的问题,增大随机误差,进而影响测量结果。
③某些产线测试环境较差,温度、湿度波动明显,导致金机发射功率和接收灵敏度随之变化,稳定性受影响,增大随机误差。
2.2 矢量网络分析仪测量法
使用矢量网络分析仪测量夹具射频线缆的S21参数,当作系统路径损耗值进行补偿,矢量网络分析仪的不确定度很低,一般小于0.05dB[2],可保证夹具测量的精确性,但这种方案只能测量手机天线测试座到综测仪射频端口之间的损耗,综测仪的不确定性没有消除。
3、功率探头测量方案
3.1 信号源校准
在测试手机接收机性能时,综测仪输出信号供手机接收。使用R&S®NRP-Z91型功率探头测量测试夹具与手机天线测试座连接处的信号电平Pafter,与综测仪信号源设置输出电平Pbefore比较,差值即为在该频率处路径损耗值LOSSdl。
图3、信号源校准原理图
R&S®NRP-Z91是一款通用型功率探头,一端输入射频信号,另一端通过USB线传送测量数据给功率计主机,测得值即是功率探头输入信号电平值,R&S®NRP-Z91的不确定度典型值约为0.06dB[3],由此计算出的LOSSdl不确定度等同功率探头。
在测试手机接收性能时,综测仪输出信号电平较低,一般为-90dBm以下,功率探头受量程所限不足以测量这个信号,但综测仪信号源的电平线性度很好(典型值小于0.1dB)[1],因此可选取功率探头量程内的信号电平替代实际测试时的电平进行测量。如图4和图5所示,综测仪发出-30dBm的信号,用功率探头测得进入手机天线测试座的信号电平为-33.45dBm,所以在1900MHz这个频点上,信号源部分的系统路径损耗为3.45dB。
图4、综测仪信号源设置输出电平Pbefore图5、天线测试座连接处的信号电平Pafter3.2 信号分析仪校准
在测试手机发射机性能时,综测仪接收并解调手机发射的信号。使用R&S®NRP-Z28型功率探头测量测试夹具与手机天线测试座连接处的信号电平Pbefore,与综测仪的信号分析仪测量到的输入信号电平Pafter比较,差值即为在该频率处路径损耗校准值LOSSul。
图6、信号分析仪校准原理图R&S®NRP-Z28型功率探头内部集成了一个功分器,因此有信号输入和信号输出两个射频端口以及另外一根USB线连接至功率计主机。用校准信号源发出信号接入R&S®NRP-Z28信号输入端,由于功分器两输出端信号平衡性非常好,功率计主机测得值即为到达夹具端口的功率值,R&S®NRP-Z28的不确定度典型值约为0.06dB[3],由此计算出的LOSSul不确定度等同功率探头。
在测试手机发射性能时,手机发射功率较高(一般为20dBm以上),同前文中手机接收性能测试,功率探头受量程所限不足以测量这个信号,可选取功率探头量程内的信号电平替代实际测试时的电平进行测量。如图7和图8所示,用功率探头测得从手机天线测试座发射的信号电平为-7.55dBm,综测仪测得这个信号电平为-10.739dBm,所以在1900MHz这个频点上,分析仪的系统路径损耗为3.19dB。
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