5G基站无用发射OTA测试环境研究

5G基站无用发射OTA测试环境研究

黄孟

威凯检测技术有限公司，

摘要：因我国存在北斗及定位导航专项系统，与3GPP标准比较起来，OTA测试各项标准则更为严格，致使杂散的OTA测试操作难度增加。倘若不选用最合适的测试场地及方法，则测试很难通过。鉴于此，本文主要探讨5G基站当中无用发射的OTA整个测试环境，旨在为业内相关人士提供一定的指导或是参考。

关键词：5G基站；OTA；无用发射；测试环境；

前言：

伴随5G基站建设项目的逐渐增多，对无用发射的OTA整个测试环境及其试网标准方面均提出更高的要求。那么，为能够更进一步了解这种测试环境，更好地开展此方面的测试工作，保证测试通过可能性能够增加，为今后5G基站项目建设及维护提供基础保障，则对5G基站当中无用发射的OTA整个测试环境开展综合分析较为必要。

1、简述OTA测试

所谓OTA的射频测试，即对无线传输装置所制定辐射性能整套测试方案，可对样品总体辐射功率和接收的灵敏程度等各项参数实施测试，以此来验证产品的天线系统总体辐射性能，其本质上是处于全电波的暗室当中所构造出来类似于无反射的一种环境[1]。针对有源测试，主要是对整机实际辐射性能进行测试，测试项目以总体的辐射功率(TRP)及总体辐射灵敏程度(TIS)为主。而无源测试，它主要是对天线实际辐射性能进行测试，测试项目通常以天线增益、方向性实际系数、效率、辐射方向等为主。

2、探讨5G基站当中无用发射的OTA整个测试环境

2.1测试场地环境

2.1.1在近场方面

针对近场范围单探头，它属于OTA测试当中无较大空间需求的一种测试法，因测试距离＜3m，路径损耗＜46dB。虽然无法满足于远场的基础条件，但针对TRP测试来说，近场及远场测试均有着有效性。

2.1.2在远场方面

结合远场距离列式2D²/（λ、D分别代表着被测频率总体波长和天线的最大口径）。故被测件和测量天线的远场距离，是由这两个方面因素起着决定作用，如果D=1m,且频率为2.6 GHz,则远场距离务必＞17.33m,被测物的天线相位整个中心与测量天线间距应当≥17.33m,结合自由空间相关传播损耗列式，即Loss(dB)=32.45+201gF+201gD（D、F分别代表测试距离和频率），D=18 m、F=2.6 GHz、Loss=65.85 dB。此外，考虑到系统当中存在的频电缆相关插损，则Loss值可增加到70～90 dB。

2.1.3在紧缩场方面

所谓紧缩场，属于现阶段最优的一个等效远场，与远程测试基础条件相符，能够缩小整个的测试空间。该紧缩场当中，增设馈源及反射面专项系统，球面波处于较短距离范围便能够实现平面波的良好转换，呈较小的路径损耗。如针对20m*10m*10m紧缩场，静区尺寸为3m，反射面为5m*5m，且为2m直径的圆柱，整个频率范围为1~40GHz[2]。处于2.6GHz条件之下，路径损耗基本上为-62dBm。倘若把仪表移动到暗室当中临近于被测物，将射频线缆总体损耗降低，路径损耗能够被优化为-56dBm。

2.1.4在动态波束类型紧缩场方面

所谓动态波束类型紧缩场，它属于5GNR测试当中一种创新方法，在基本原理上与紧缩场比较类似，是把球面波成近距离的转换成相应平面波。但最大区别在于动态波束类型紧缩场借助天线阵面部分加调相的网络方法，以此来代替反射面及馈源，降低暗室尺寸及造价。与近场比较类似，小型的OTA暗室就能满足需求，还可满足于带内信号相应测试指标。但往往会受调相网络整个动态范围限制，路径损耗为60~80dB。带宽及频率范围会受到调相网络限制，通常仅支持6GHz频率不超过500MHz带宽的相应带内频段。那么，通过做出相应改造优化，选取天线阵子当成是测试天线，则路损下降45dB，还可当成是杂散TRP的测试环境。

2.2测试场地合理建议

对比分析各场地相关实测数据，场地路损对测试结果有着较大影响，需要选取＜50 dB相应OTA场地实施测试，以此确保可满足于国内5G NR基站对OTA杂散方面严格的测试需求。经现场实测了解到，因TRP结果属于球面各点一个积分值，基站如果呈较差杂散性，就需选取更加有利的测试环境；场地路损如果可以把控至45 dB范围，便可获取理想化的相应测试结果。所选取的测量天线并不限于单探头天线，还可是由馈源及反射面所构成的一种系统，或是经改造优化动态化紧缩场专项系统，要以场地路损较小数值为根本条件。

2.3系统底噪

2.3.1在频谱仪器方面

针对频谱仪器底噪，其处于衰减装置基本为0。如果预放打开，则可把控至-170～-160 dBm/Hz范围,即为-110～-100 dBm/MHz。针对FSW频谱仪器DANL，需要补偿至频谱仪器offset数值，以场地路损及陷波装置通带损耗、射频线缆实际损耗等为主。因无用发射TRP总体限值范围是-40dBm/MHz。结合TRP计算列式，选用EIRP实施测量操作期间，TRP

Estimate可被定义成TRPEstimate=。该列式当中，N、M属于、角实际采样点数。各组对应着某个采样点。故球面部位扫描各点EIRP功率值，需确保能够测得＜-40dBm/AHz，如此才可确保能够通过。经计算了解到，选取-100dBm/AHz底噪频谱仪器，场地路损、陷波装置通带损耗、线缆损耗处于频谱仪器当中offset总补偿数值需要把控至＜57dB范围。故场地路损＜57dBOTA暗室场地，则无法满足于无用发射的基本测试条件。经测试后了解到，路损处于45dB范围测试场地，因呈较小的补偿数值，底噪相对更低，能够获取杂散TRP较好的测试结果。

2.3.2在陷波装置特性方面

针对陷波装置特性，建议选取通带插损较小、阻带抑制程度较大的，如2.6 GHz通带总体插损为2dB,且阻带抑制＞70 dB，这样对于测试结果来说比较有利，主要是因5GSUB6G基站当中TRP功率＞200 W，实际峰值EIRP通常＜74 dBm,抑制度倘若不够大，则进入至频谱仪器信号大，致使频谱仪器无法打开预放，内置衰减装置无法设为0,需要额外增加外置衰减，致使增大了offset，频谱仪器将无法确保处于最佳底噪条件下运行，更不能够满足于OTA杂散的TRP整个测试条件[3]。对此，越大的抑制度程度陷波装置，对频谱仪器自身噪能力更好的发挥而言比较有利。同时，因有用信号和被测试杂散信号之间间隔为15 MHz(低端)及25 MHz(高端),所以，应当满足于2 dB通带插损至70dB阻带过渡，对陷波装置总体制作方面应当要求较高。

3、结语

综上所述，结合实测数据，对于OTA的TRP总体测试结果，考虑到5G基站总体OTA测试国内相对严格无用发射的频段指标方面要求，对比分析所用测试环境及其方法后，提出相对更小路损的一种OTA测试场地能够更加利用杂散TRP现场测试操作，且陷波装置性能及频谱仪器动态，均属于测试结果关键性的影响因素。针对陷波装置来说，它的通带及阻带性能要高于以往的杂散测试方面提出要求，且对所用频谱仪器动态范围及其底噪性能方面有着更高的要求。

参考文献：

[1]凌云志,张煜,许虎,等.5G毫米波OTA测试技术[J].电信科学,2021（2）:39-47

[2]宫长波,杨奎,李峰,等.5G通信基站OTA可靠性及环境测试验证系统:CN202210101719.9[P].2023.

[3]李勇,徐黎,李文.5G基站天线OTA测试方法研究[J].移动通信,2018（7）:34-35.