在頻譜日益密集的條件下RF測(cè)量?jī)x器的發(fā)展趨勢(shì)

過(guò)去幾年中，無(wú)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(lái)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(chǎng)因素，一直要求測(cè)試儀器演進(jìn)得與無(wú)線技術(shù)本身一樣快。例如，測(cè)試低電平信號(hào)的能力正變得日益重要，不僅是檢測(cè)干擾，還用于無(wú)線系統(tǒng)的規(guī)劃。這是因?yàn)槿缟纤龅腞F頻譜日益擁擠。實(shí)際上，因?yàn)槿缃竦臒o(wú)線信號(hào)的復(fù)雜度，要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器能夠提供實(shí)驗(yàn)室級(jí)的性能。

為確保網(wǎng)絡(luò)性能的精確測(cè)量要求的不只是高性能。作為現(xiàn)場(chǎng)使用的儀器，如圖1所示，必須是使用方便，僅需很少的幾個(gè)按鍵就能夠使現(xiàn)場(chǎng)工程師或技師完成測(cè)量。另一個(gè)關(guān)鍵因素是體積和耐用性。由于許多工作場(chǎng)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(jiǎn)化選擇過(guò)程，本文將著重介紹每項(xiàng)要求中的關(guān)鍵因素。

性能

野外現(xiàn)場(chǎng)用儀器的性能不如實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)儀器的說(shuō)法早已過(guò)時(shí)。野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量需要極高的精度。例如，一臺(tái)手持的頻譜分析儀是用來(lái)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)低電平信號(hào)的常見儀器。為了測(cè)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(cè)信號(hào)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(cè)試工作臺(tái)上才可能實(shí)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(diǎn)的安裝，位于2.4-5.8GHz頻段上的干擾增加。對(duì)于這種情況，載干比(C/I)測(cè)量是重要的，因?yàn)榻尤朦c(diǎn)安裝人員利用該指標(biāo)很容易確定干擾電平是否會(huì)引起用戶使用困難。該測(cè)量還能顯示是否需要改變到另一個(gè)接入信道。野外測(cè)試必須有一個(gè)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(cè)量需要更高的帶寬。寬的頻率覆蓋對(duì)頻譜監(jiān)控來(lái)說(shuō)也是重要的。除了優(yōu)異的動(dòng)態(tài)范圍，允許頻譜監(jiān)控實(shí)現(xiàn)很高的精度。圖2顯示了寬動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)點(diǎn)。

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

快速掃描是目前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的另一個(gè)重要需求。那些能夠自動(dòng)地建立與所要求的精密測(cè)量相一致的最快掃描將能同時(shí)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(gè)用于AM、窄帶FM、寬帶FM和信號(hào)邊帶解調(diào)的解調(diào)器的話，將更容易識(shí)別干擾信號(hào)。

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

使用簡(jiǎn)單性

隨著新一波通信技術(shù)的研發(fā)，即便是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的設(shè)計(jì)工程師們來(lái)說(shuō)，要跟上與無(wú)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程師和技師來(lái)說(shuō)，則幾乎是不可能的。這就是為什么要求野外現(xiàn)場(chǎng)使用的儀器必須使用簡(jiǎn)便并具有自動(dòng)測(cè)量功能。

最實(shí)用的內(nèi)置測(cè)量應(yīng)該是最通用的。通過(guò)簡(jiǎn)單地按下一兩個(gè)按鍵即可實(shí)現(xiàn)這些內(nèi)置測(cè)量，其中包括場(chǎng)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(huì)改善精度并加速測(cè)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(cè)量所需的最佳值。下來(lái)就進(jìn)一步減輕了技師的負(fù)擔(dān)，并減少了出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。

跡線存儲(chǔ)也能簡(jiǎn)化測(cè)量。如果儀器能夠存儲(chǔ)大量的跡線，可以將它們拷貝到PC中，然后用作為未來(lái)測(cè)量的參考，或者進(jìn)行后分析，來(lái)檢測(cè)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(cè)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(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程師以便利的方式實(shí)時(shí)監(jiān)控多個(gè)站點(diǎn)。

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

野外現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

某些安裝鐵塔的位置要求儀器非常小并且結(jié)實(shí)。多年來(lái)，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(shí)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(shí)是非常笨重的。

幸運(yùn)的是，如今的野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器具有所有的測(cè)量功能，安裝在一個(gè)既輕便又耐用的底座上，使用簡(jiǎn)便。儀器滿配置時(shí)的重量?jī)H7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(shí)現(xiàn)的測(cè)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(gè)考慮因素，如今野外使用的儀器要求達(dá)到軍用級(jí)。另外，還要求配置一個(gè)又大又亮的LCD，以便在任何條件下都能觀看測(cè)試結(jié)果，包括在明亮的陽(yáng)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(cè)試儀器做出相應(yīng)改變。如今，野外測(cè)試儀器必須能夠提供實(shí)驗(yàn)室級(jí)的測(cè)量精度，同時(shí)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(lái)選擇合適的測(cè)試結(jié)果將有益于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的部署、安裝和維護(hù)。

作者：Steve Thomas

產(chǎn)品經(jīng)理

Anritsu公司