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5G通讯关键的几种测试仪表介绍
一、5G NR现状


第五代移动通信技术(英语:5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation,简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术,也是继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。



5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段于2020年4月完成,作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟(ITU)。ITU IMT-2020规范要求速度高达20 Gbit/s,可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。



5G在新基建中处于最根本的通信基础设施,不但可以为大数据中心、人工智能和工业互联网等其他基础设施提供重要的网络支撑,而且可以将大数据、云计算等数字科技快速赋能给各行各业,是数字经济的重要载体。


实际上需要对网络、移动平台、终端,从架构、形态、设计上的革新,这是5G同其他几代技术不一样的地方。除了通信功能外,更重要的是它集运算和存储为一体,因此,今后的信息网是集网络通信、运算、存储三位一体的网络。


二、5G NR生产测试仪表


5G设备在研发或生产过程中需要测试各种参数指标,信令测试需要使用综测仪,非信令测试使用信号发生器,频域特性测试需要使用频谱分析仪,无源参数需要使用矢量网络分析仪等。


1. 综测仪


综测仪是无线通信测试平台,是测试5G通信终端、芯片组和设备的新平台。通过支持信令和射频测试,一体化平台可轻松地对包括射频、协议及与模块构造匹配的用例测试等各种测试进行配置。目前主流通信测试仪有R&S CMX500, Keystight E7515B,Anritsu MT8000A, StarPoint SP9500。



综测仪通过与终端产品建立信令链接,模拟终端产品入网情形,通过综测仪控制终端产品状态测试其发射及接收性能指标,包括最大最小发射功率,频谱模板,临频信道功率抑制比,接收灵敏度及接收阻塞等。这些参数指标反映产品发射及接收性能,确保产品符合标准法规要求的同时确保产品正常使用的性能,确保产品正常使用通信正常及在复杂环境中的抗干扰能力。


2. 频谱分析仪


频谱分析系统主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。频谱分析仪依信号处理方式的不同,一般有两种类型;即时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫描调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned Spectrum Analyzer).即时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅,其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector),再经由同步的多工扫描器将信号传送到CRT或液晶等显示仪器上进行显示。



频谱分析仪主要测试产品发射指标,通过频域分析及信号解调,测试产品频谱干扰能力及产品信号质量,如带外发射,EVM指标等。EVM指标误差向量(包括幅度和相位的矢量)是在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差,能全面衡量调制信号 的幅度误差和相位误差。


3. 矢量网络分析仪


网络分析仪是一种功能强大的测试测量的仪器仪表,只要按照流量正确使用和操作,可以达到极高的精度,它通过使用自身的信号源来进行比对和测量其他电子设备、电子元器件、电子零件、网络接头、电缆线等电气特性和性能参数是否符合标准和要求,能精确地测量入射波、反射波、传输波中的幅度和相位信息,通过比值测量法定量描述被测器件的反射和传输特性。它的应用十分广泛,在很多行业都不可或缺,尤其在测量无线射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。



5G天线测试用到网络分析仪,可以有效的评估天线效率及性能,测试天线阻抗,驻波比等关键指标。


4. 信号发生器


凡是产生测试信号的仪器,统称为信号源,也称为信号发生器,它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时,为测定电路的一些电参量,如测量频率响应、噪声系数,为电压表定度等,都要求提供符合所定技术条件的电信号,以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时,需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时,又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数,如频率、波形、输出电压或功率等,能在一定范围内进行精确调整,有很好的稳定性,有输出指示。



在基站、信号放大器测试及研发生产阶段,借助信号发生器产生特定调制标准信号,通过被测件(产品或信号放大器件)后测试信号质量,如增益,调制精度等关键射频指标,判定产品或信号放大器件优劣。同时信号放大器产生的特定调制信号在测试产品接收性能时作为干扰源,通过空口或通过天线口注入,以验证产品在特定电磁环境干扰下的抗扰性能,通过模拟验证实际电磁干扰环境,提高产品使用体验与稳定性。


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