RF測量儀器在頻譜日益密集的條件下的發(fā)展趨勢

關(guān)鍵字：RF測量儀 頻譜

過去幾年中，無線技術(shù)繼續(xù)以驚人的速度獲得持續(xù)發(fā)展，目前在許多地方正在部署3.5G/4G技術(shù)就是明證。隨著RF頻譜變得越來越擁擠，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)性能維護(hù)的工程師面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

由于市場因素，一直要求測試儀器演進(jìn)得與無線技術(shù)本身一樣快。例如，測試低電平信號的能力正變得日益重要，不僅是檢測干擾，還用于無線系統(tǒng)的規(guī)劃。這是因為如上所述的RF頻譜日益擁擠。實際上，因為如今的無線信號的復(fù)雜度，要求現(xiàn)場測試儀器能夠提供實驗室級的性能。

為確保網(wǎng)絡(luò)性能的精確測量要求的不只是高性能。作為現(xiàn)場使用的儀器，如圖1所示，必須是使用方便，僅需很少的幾個按鍵就能夠使現(xiàn)場工程師或技師完成測量。另一個關(guān)鍵因素是體積和耐用性。由于許多工作場所是野外鐵塔所處的位置，故儀器必須能夠耐受惡劣的天氣，重量必須很輕，以便用戶能攜帶者到很遠(yuǎn)的地方。

要讓儀器滿足上述要求并非易事。為了幫助簡化選擇過程，本文將著重介紹每項要求中的關(guān)鍵因素。

性能

野外現(xiàn)場用儀器的性能不如實驗室的工作臺儀器的說法早已過時。野外現(xiàn)場測量需要極高的精度。例如，一臺手持的頻譜分析儀是用來測量現(xiàn)場低電平信號的常見儀器。為了測量精確，要求該儀器在1GHz處的顯示平均噪聲基底電平為-153dBm，以便被測信號能夠位于噪聲基底以上較高的地方。幾年前，這樣的性能只有在測試工作臺上才可能實現(xiàn)。但現(xiàn)在幾乎所有的儀器都可以具有這樣的性能。

隨著更多的802.11接入點的安裝，位于2.4-5.8GHz頻段上的干擾增加。對于這種情況，載干比(C/I)測量是重要的，因為接入點安裝人員利用該指標(biāo)很容易確定干擾電平是否會引起用戶使用困難。該測量還能顯示是否需要改變到另一個接入信道。野外測試必須有一個寬的頻率范圍(最好是9kHz-20GHz),以便能正確安裝和維護(hù)3G基站。高達(dá)13GHz及以上的諧波測量需要更高的帶寬。寬的頻率覆蓋對頻譜監(jiān)控來說也是重要的。除了優(yōu)異的動態(tài)范圍，允許頻譜監(jiān)控實現(xiàn)很高的精度。圖2顯示了寬動態(tài)范圍的優(yōu)點。

野外現(xiàn)場頻譜監(jiān)控儀器還必須有一個深存儲器，以便跡線和掃描能夠被存儲和調(diào)用。為了有效地監(jiān)控一個站點，用戶可能需要存儲13000個跡線，特別在測試斷續(xù)干擾時。允許使用像USB閃存這類的外部存儲設(shè)備的儀器，則方便于將大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到計算機(jī)上進(jìn)行進(jìn)一步分析。

快速掃描是目前現(xiàn)場測試的另一個重要需求。那些能夠自動地建立與所要求的精密測量相一致的最快掃描將能同時保證速度、精度和靈活性方面的需求。如果儀器內(nèi)部有一個用于AM、窄帶FM、寬帶FM和信號邊帶解調(diào)的解調(diào)器的話，將更容易識別干擾信號。

圖1：Anritsu頻譜分析儀MS2724B，頻率范圍為9 kHz到20 GHz。

使用簡單性

隨著新一波通信技術(shù)的研發(fā)，即便是對于標(biāo)準(zhǔn)委員會的設(shè)計工程師們來說，要跟上與無線技術(shù)相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展是困難的事情。而這對于現(xiàn)場工程師和技師來說，則幾乎是不可能的。這就是為什么要求野外現(xiàn)場使用的儀器必須使用簡便并具有自動測量功能。

最實用的內(nèi)置測量應(yīng)該是最通用的。通過簡單地按下一兩個按鍵即可實現(xiàn)這些內(nèi)置測量，其中包括場強(qiáng)、占用帶寬、信道功率、相鄰信道功率比、AM/FM/SSB調(diào)制、以及C/I比。

減少需要設(shè)置的參數(shù)也會改善精度并加速測試。技師可以將輸入衰減量固定到參考電平上，RBW/VBW和span/RBW比值可以設(shè)定到測量所需的最佳值。下來就進(jìn)一步減輕了技師的負(fù)擔(dān)，并減少了出錯的機(jī)會。

跡線存儲也能簡化測量。如果儀器能夠存儲大量的跡線，可以將它們拷貝到PC中，然后用作為未來測量的參考，或者進(jìn)行后分析，來檢測干擾模糊圖。

遙控工具也是很有用的。如果工程師能夠在辦公桌上控制遠(yuǎn)至數(shù)英里以外的測試儀器，將是非常有益的。工程師能夠觀看顯示屏并遙控儀器，這樣就允許一個有經(jīng)驗的工程師以便利的方式實時監(jiān)控多個站點。

圖2：結(jié)果顯示為了測量在偏離20KHz的地方有一個-22dBm干擾的-114dBm的信號所需要的寬動態(tài)范圍。

野外現(xiàn)場應(yīng)用

某些安裝鐵塔的位置要求儀器非常小并且結(jié)實。多年來，野外用戶證明在便攜儀器和手持儀器之間有很大差別。許多時候，儀器重達(dá)20-40磅，這在必須攜帶到惡劣的山地地區(qū)時是非常笨重的。

幸運的是，如今的野外現(xiàn)場測試儀器具有所有的測量功能，安裝在一個既輕便又耐用的底座上，使用簡便。儀器滿配置時的重量僅7磅，其中還包括電池的重量，如今能夠?qū)崿F(xiàn)以前必須用3-4倍重的儀器才能實現(xiàn)的測量。這就允許將儀器攜帶到任何地方，包括塔頂。

耐用性也是一個考慮因素，如今野外使用的儀器要求達(dá)到軍用級。另外，還要求配置一個又大又亮的LCD，以便在任何條件下都能觀看測試結(jié)果，包括在明亮的陽光下。

結(jié)論

很大程度上由于3.5G/4G網(wǎng)絡(luò)的部署，引起RF頻譜擁擠，這迫使野外用測試儀器做出相應(yīng)改變。如今，野外測試儀器必須能夠提供實驗室級的測量精度，同時又必須方便易用，體積小，重量輕且經(jīng)久耐用。根據(jù)這些準(zhǔn)則來選擇合適的測試結(jié)果將有益于無線網(wǎng)絡(luò)的部署、安裝和維護(hù)。