OTA-测试与名词介绍汇总

OTA 测试介绍测试介绍 手机的无源测试和有源测试手机的无源测试和有源测试 OTA Over The Air 在空气中测试性能 与传导测试相对应 属三维测试 当前在手机射频性能测试中越来越关注整机辐射性能的测试 这种辐射性能 反映了手机的最终发射和接收性能 目前主要有两种方法对手机的辐射性能进 行考察 一种是从天线的辐射性能进行判定 是目前较为传统的天线测试方法 称为无源测试 另一种是在特定微波暗室内 测试手机的辐射功率和接收灵敏 度 称为有源测试 无源测试侧重从手机天线的增益 效率 方向图等天线的辐射参数方面考察 手机的辐射性能 无源测试虽然考虑了整机环境 比如天线周围器件 开盖和闭 盖 对天线性能的影响 但天线与整机配合之后最终的辐射发射功率和接收灵敏 度如何 从无源测试数据无法直接得知 测试数据不是很直观 有源测试则侧重从手机整机的发射功率和接收灵敏度方面考察手机的辐射性 能 有源测试是在特定的微波暗室中测试整机在三维空间各个方向的发射功率 和接收灵敏度 更能直接地反映手机整机的辐射性能 CTIA Cellular Telecommunication and Internet Association 制定了 OTA Over The Air 的相关标准 OTA 测试着重进行整机辐射性能方面的测试 并逐渐成为手机厂商重视和认可的测试项目 OTA 测试的目的测试的目的 目前只有通过 FTA Full Type Approval 认证测试的手机型号才能上市销售 在 FTA 测试中 射频性能测试主要进行手机在电缆连接模式下的射频性能测 试 至于手机整机的辐射发射和接收性能 在 FTA 测试中没有明确的规定 而 OTA 测试正好弥补 FTA 测试在这方面测试的不足 同时 终端生产厂家必须 对所生产手机的辐射性能有清楚的了解 并通过各种措施提高手机辐射的发射 和接收指标 如果手机辐射性能不好 将产生手机信号不好 语音通话质量差 容易掉线等多方面的问题 这也是客户投诉比较多的问题 在手机通话时 由于人脑靠近手机天线 将降低手机的发射和接收性能 手 机整机辐射的发射和接收性能都会降低 在手机研发过程中应定量测量人脑对 手机的发射和接收性能的影响 进行优化设计 使发射和接收性能降低不能太 大 即减少人体和天线的电磁耦合效应 为考察手机的辐射性能 除考察手机天线的无源性能之外 整机的有源性能 也是一个重要的考察方面 当前整机有源性能越来越受到终端厂商的重视 因 此在手机辐射性能的考察中应将两种辐射性能综合起来考虑 目前终端天线厂 商在研发中一般都要求天线供应商提供无源和有源测试报告 OTA 测试及手机其他的主要参数测试及手机其他的主要参数 2 1 OTA 测试中的主要测试参数及相关计算在 OTA 测试中 辐射性能参数 主要分为两类 接收参数和发射参数 发射参数有 TRP NHPRP 接收参数有 TIS NHPIS TRP Total Radiated Power 总辐射功率 通过对整个辐射球面的发射功率进 行面积分并取平均得到 它反映手机整机的发射功率情况 跟手机在传导情况 下的发射功率和天线辐射性能有关 TRP 指标 一般是希望其 TRP 比较大 这样从 PA 出来进入天线的功率 才被有效辐射 无线接口的连接性才比较好 NHPRP Near Horizon Partial Radiated Power 反映在手机的 H 面附近天 线的发射功率情况的参数 2D TRP TIS Total Isotropic Sensitivity 反映在整个辐射球面手机接收灵敏度指标的 情况 它反映了手机整机的接收灵敏度情况 跟手机的传导灵敏度和天线的辐 射性能有关 NHPIS Near Horizon Partial Isotropic Sensitivity 反映手机在 H 面附近天 线的接收灵敏度情况的参数 2D TIS 接收灵敏度就是接收机能够正确地把有用信号拿出来的最小信号接收功率 它和三个因素有关系 带宽范围内的热噪声 系统的噪声系数 系统把有用信 号拿出所需要的最小信噪比 带宽范围内的热噪声经过接收机 这些噪声被放 大了 NF 倍 要想把有用信号从噪声中拿出来 就必须要求有用信号比噪声再 大 SNR 倍 要想让接收机 听清楚 发射机 说的话 信号电平强度一定要大于 接收机的接收灵敏度 当然接收灵敏度越小 说明接收机的接收性能越好 就 像狗能听到人类听不到的微弱的声音 说明狗的听觉比人的灵敏度高 接收灵 敏度越大 说明接收机的接收性能越差 就像有的老人耳聋 你很需要用很大 的声音说话 他才能听到 环境温度越高 灵敏度就会变大 接收性能就会恶 化 因此要尽量降低系统所在的环境温度 带宽越大 系统的噪声系数越大 灵敏度就会变大 接收性能也会恶化 这就要求设计接收机的时候 考虑到系 统的带宽 噪声系数对灵敏度的影响 RSSI Received Signal Strength Indication 接收的信号强度指示 无线发送层 的可选部分 用来判定链接质量 以及是否增大广播发送强度 RSSI 与 Rx 的区别 RSSI Received Signal Strength Indicator Rx Recieived power 最大的区别 Rx 是手机侧指标 RSSI 是基站侧指标 两者是同一概念 具体指 前向或者反向 接收机接收到信道带宽上的宽带接收功率 实际中 前向链路接收机 指手机 接收到的通常用 Rx 表示 反向链路接收机 指基 站侧 通常用反向 RSSI 表示 前向 Rx 通常用作覆盖的判断依据 当然还需结 合 Ec Io 反向 RSSI 通常作为判断系统干扰的依据 由于 RSSI 是通过在数 字域进行功率积分而后反推到天线口得到的 反向通道信号传输特性的不一致 会影响 RSSI 的精度 空载下 RSSI 值一般在 110dBm 左右 其实 RSSI 有其 专用的单位 RSSI 的单位与 dBm 有公式可以转换 SAR SAR 是 Specific Absorbtion Ratio 的缩写 即 吸收比率 就是单位时间内 单位质量的物质吸收的电磁辐射能量 通俗地讲 就是测量手机辐射对人体的影响是否符合标准 目前国际通用 的标准为 以 6 分钟计时 每公斤脑组织吸收的电磁辐射能量不得超过 2W 这一标准是国际业界的通用标准 据中国泰尔实验室专门从事该项工作的电磁辐射测量专家介绍 只有 SAR 值才是衡量手机辐射量的惟一标准 1990 年 IEEE 制定了手机电磁辐射的衡 量技术标准 1998 年 ICNIRP 国际非电离性照射保护委员会 也制定了类似 的技术标准 标准中均采用 SAR 来度量手机电磁辐射的大小 ICNIRP 的标准 得到了 ITU 国际电信联盟 和 WHO 国际卫生组织 的推荐以及绝大部分国 家的支持 北美 FCC 采用的是 IEEE 标准 美国 CTIA 等行业组织还建议在手 机外包装上标出 SAR 值 目前由国家质检总局牵头 联合国家计量院 卫生部 环保局 信息产业 部等单位组建的 电磁辐射国家标准制定联合工作组 正在联合制定我国的电磁 辐射防护标准 其中也以 SAR 作为衡量手机辐射的基本限值 SAR 值是如何测定的值是如何测定的 由人体模型 测量仪表 探针以及机械臂等组织测量系统 系统置于屏蔽 室中 人体模型的内部是液态物质 液体的电磁性与人体的电磁性一致 探针 可以在其内自由运动 欧洲采用的测试标准的测量单位是 10 克 国际电联推荐 美国采用的测 试标准以 1 克组织为测量单位 手机紧贴模型放置 使手机处于最大发射功率状态 由机械臂自动测量场 强 E 由以下公式计算 SAR SAR E2 其中 液体密度 介电常数 E 场强 手机辐射标准 手机辐射标准 SAR 限值 限值 根据国际电信联盟和国际卫生组织推荐的衡量手机辐射的技术标准 SAR 值 的要求 GSM 和窄带 CDMA 手机的电磁辐射必须在国际权威卫生组织认证的 许可范围以内 ITU 标准限值为 2 0W KG FCC 标准限值为 1 6W KG 对于手持终端 OTA 测试中还将考察终端在有模拟人头情况下的上述参数 比较在有无模拟人头情况下相关参数的变化情况 无源有关的天线参数无源有关的天线参数 在考察天线性能的时候 还有其他需要了解的参数如 APIP Gain Directivity EIRP ERP Gain dBi 在相同的输入功率下 天线在空间某点的辐射功率与理想无方向 性点源天线在同一点的功率的比值 该增益单位为 dBi 手机天线厂家提供的 天线测试报告中的增益一般以 dBi 为单位 Gain dBd 增益是指 在输入功率相等的条件下 实际天线与理想的辐射单 元 半波偶极子天线最大辐射方向上功率的比值 在空间同一点处所产生的信 号的功率密度之比 它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度 增益 显然与天线方向图有密切的关系 方向图主瓣越窄 副瓣越小 增益越高 可 以这样来理解增益的物理含义 为在一定的距离上的某点处产生一定大小 的信号 如果用理想的无方向性点源作为发射天线 需要 100W 的输入功率 而用增益为 G 13 dB 20 的某定向天线作为发射天线时 输入功率只需 100 20 5W 换言之 某天线的增益 就其最大辐射方向上的辐射效果来说 与 无方向性的理想点源相比 把输入功率放大的倍数 该增益的单位为 dBd Directivity 在相同的辐射功率下 某天线在空间某点产生的功率与理想无方 向点源天线在同一点产生的功率的比值 Ratio of the power density in the direction of maximum power to the average power 能够定量的表示天线定向辐射能 力的电参数 定义 在同一距离及相同辐射功率辐射功率的条件下 某天线在最大辐射 方向上的辐射功率密度和无方向性天线 点源 的辐射功率密度之比 方向系 数与辐射功率在全空间的分布状态有关 要使天线的方向系数大 不仅要求主 瓣窄 而且要求全空间的副瓣电平小 这个参数重点描述天线辐射性能的方向 性 方向系数的单位是 dBi 理想点源天线的方向系数为 10 log 1 0dBi 一般 非理想点源天线的方向系数都是大于 0dBi 的 Efficiency 天线辐射功率和天线输入功率的比值 天线的效率是指天线的辐 射功率 Prad 与输入功率 Pin 之比 也就是天线将馈点处的输入功率辐射出去的 能力 天线效率的单位是百分比 即 对于内置天线而言 要求效率至少在 30 以上 以手机天线为例进一步说明 手机上有一个天线开关 我们一般测 得的手机输出功率是从手机开关测得的 然后这个功率经过一段微带线传输到 天线馈点处 一部分能量由于电路的失配被反射回来 另一部分能量进入天线 记作 Pin 用 TRP 表示天线的空间辐射功率 Pout 那么天线的效率就是 Pout Pin 这里就没有考虑到由于电路失配而导致的能量反射 对于单独的天线 而言 这就是天线效率的定义 天线的效率是不必考虑传输线和反射损耗的 Prad Pin 就是天线的效率定 义值 天线的效率是很难通过计算获得的 天线本身的能量损耗主要是由于天 线作为导体对信号的损耗 包括介质损耗 基板引起的和手机内磁铁引起的 和金属损耗 尽管很小 而回损和匹配电路的损耗是不应该记入的 APIP Antenna Port Input Power 加入到天线口的功率大小 是 PA 输出到 天线口的功率大小 该功率大小主要跟手机的传导发射功率大小有关 EIRP Effective Isotropic Radiated Power 等效全向辐射功率是天线得到的 功率与天线以 dBi 表示的增益的乘积 反映天线在各个方向上辐射的功率的大 小 PEIRP Peak Effective Isotropic Radiated Power 峰值等效全向辐射功率 ERP Effective Radiated Power 的概念与 EIRP 相同 但 ERP 是天线得到 的功率与以 dBd 表示的增益的乘积 Bandwidth 带宽带宽 带宽 即天线满足性能要求的工作频率范围 天线是有一定带宽的 这意味着虽然谐振频率是一个频率点 但是在这个 频率点附近一定范围内 这付天线的性能都是差不多好的 这个范围就是带宽 我们当然希望一付天线的带宽能覆盖一定的范围 最好是我们所收听的整 个 FM 广播波段 要不然换个台还要换天线或者调天线也太麻烦了 天线的带宽和天线的形式 结构 材料都有关系 一般来说 振子所用管 线越粗 带宽越宽 天线增益越高 带宽越窄 天线的带宽有两种不同的定义 一种是指 在驻波比 VSWR 1 5 条件下 天线的工作频带宽度 回波损 耗 14dB 一种是指 天线增益下降 3dB 范围内的频带宽度 在移动通信系统中 通常是按前一种定义的 具体的说 天线的频带宽度 就是天线的驻波比不超过 1 5 时 天线的工作频率范围 OTA 测试中的测试中的 TRP 和和 SAR 指标的制约关系指标的制约关系 TRP 反映的是天线远场的辐射性能 而 SAR 反映是天线的近场辐射性能 对于 OTA 中的 TRP 指标 一般是希望其 TRP 比较大 这样从 PA 出来进入 天线的功率才被有效辐射 无线接口的连接性才比较好 在 SAR 测试中 则 希望 TRP 数值比较小 这样被人脑吸收的功率才比较小 保证能通过 SAR 测 试标准 因此 TRP 指标与 SAR 指标是一对相互矛盾的指标 在天线设计中 如何保证两个指标都达到相关的标准 满足设计需要 在天线设计的之初就得 考虑 天线的基本工作原理天线的基本工作原理 应该对天线的工作原理有个简单的了解 其实 天线的原理很简单 但是 要用公式推导或者做出性能良好的天线来并不容易 记得高中学的物理课本里面有一个定律 交变的电场产生磁场 交变的磁 场产生电场 天线的原理就是这个定律吧 一段金属导线中的交变电流能够向空间发射交替变化的感应电场和感应磁 场 这就是无线电信号的发射 相反 空间中交变的电磁场在遇到金属导线时 又可以感应出交变的电流 这对应了无线信号的接收 在电台进行发射和接收 时都希望导线中的交变电流能够有效的转换成为空间中的电磁波 或空间中的 电磁波能够最有效的转换成导线中的交变电流 这就对用于发射和接收的导线 有获取最佳转换效率的要求 满足这样要求的用于发射和接收无线电磁波信号 的导线称为天线 理论和实践证明 当天线的长度为无线电信号波长的 1 4 时 天线的发射 和接收转换效率最高 因此 天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波 长来决定 只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应 的无线电信号的波长 再将算出的波长除以 4 就是对应的最佳天线长度 注意 只要在金属体内有交变的电流 该金属体就要向空间辐射电磁波 反之 只要空间中有一定强度的电磁波信号 就会在该空间中的金属体上感应 出交变的电流 天线与一般金属体的不同之处在于 天线强调了将金属体内交 变电流最有效的转变成空间的电磁波或将空间的电磁波最有效的转变成金属体 中的交变电流信号 天线是一种用来发射或接收无线电波 或更广泛来讲 电磁波的电子 器件 天线应用于广播和电视 点对点无线电通信 雷达和太空探索等系统 天线通常在空气和外层空间中工作 也可以在水下运行 甚至在某些频率下工 作于土壤和岩石之中 从物理学上讲 天线是一个或多个导体的组合 由它可因施加的交变电压 和相关联交变电流而产生辐射的电磁场 或者可以将它放置在电磁场中 由于 场的感应而在天线内部产生交变电流并在其终端产生交变电压 天线作为无线通信不可缺少的一部分 其基本功能是辐射和接收无线电波 发射时 把高频电流转换为电磁波 接收时 把电滋波转换为高频电流 通信制式名称通信制式名称 GSM GSM 是 Global System For Mobile Communications 的缩写 由 欧洲电信标准组织 ETSI 制订的一个数字移动通信标准 GSM 是全球移动通信 系统 Global System of Mobile communication 的简称 它的空中接口采用时 分多址技术 自 90 年代中期投入商用以来 被全球超过 100 个国家采用 GSM 标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场 80 以上 GSM 较之 它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的 因此 GSM 被 看作是第二代 2G 移动电话系统 CDMA CDMA 系统是基于码分技术 扩频技术 和多址技术的通信系统 系统为每个用户分配各自特定地址码 地址码之间具有相互准正交性 从而在 时间 空间和频率上都可以重叠 将需传送的具有一定信号带宽的信息数据 用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制 使原有的数据信号的带宽被 扩展 接收端进行向反的过程 进行解扩 增强了抗干扰的能力 CDMA 一开始建网是 IS 95 然后升级到了 CDMA2000 1X 再到了现在已 经开始的 EVDO 是从 CDMA2000 1X 升级到 CDMA2000 1x EVDO 就好比移 动联通的 G 网从 GSM 到 GPRS 再到 EDGE 一样 只不过比起 GSM CDMA 有 很多优点的 比方说辐射少这就是一个最大的优点 这样的电话才更健康 而 GSM 的辐射太大了 而且 IS 95 升级到 CDMA2000 1X 再到 CDMA2000 1X EVDO 即同时存在 1X 和 EVDO 两个网络 在射频部分完全兼容 不需要重 新建基站 区别 1 技术上 CDMA2000 1X 采用扩频速率为 SR1 即指前向信道和反向信道均用码片速率 1 2288Mbit s 的单载波直接系列扩 频方式 因此它可以方便地与 IS 95 A B 后向兼容 实现平滑过渡 由于 CDMA2000 1X 采用了反向相干解调 快速前向功控 发送分集 Turbo 编码等 新技术 网络部分引入分组交换 可支持移动 IP 业务 2 容量上 在相 同条件下 对普通话音业务而言 容大致为 CDMA IS 95 系统的两倍 3 速率上 CDMA2000 1X 手机上网的传输速率可达每秒钟 144Kb 比现有 CDMA 产品高出 10 倍 4 版本上 CDMA 是 IS 95 属于 2G 技术 CDMA2000 1X 是 CDMA 的升级版本 也是 CMDA2000 的第一阶段 属于 2 5G 技术 WCDMA 是英文 Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址 的英文简称 是一种第三代无线通讯技术 W CDMAWideband CDMA 是一种 由 3GPP 具体制定的 基于 GSM MAP 核心网 UTRAN UMTS 陆地无线接入 网 为无线接口的第三代移动通信系统 目前 WCDMA 有 Release 99 Release 4 Release 5 Release 6 等版本 目前中国联通采用的此种 3G 通讯标准 TD TD SCDMA 是英文 Time Division Synchronous Code Division Multiple Access 时分同步码分多址 的简称 是一种第三代无线通信的技术标准 也 是 ITU 批准的三个 3G 标准中的一个 相对于另两个主要 3G 标准 CDMA2000 或 WCDMA 它的起步较晚 TD SCDMA 由于采用时分双工 上行和下行信道特性基本一致 因此 基站 根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易 此外 TD SCDMA 使用智能 天线技术有先天的优势 而智能天线技术的使用又引入了 SDMA 的优点 可以 减少用户间干扰 从而提高频谱利用率 但是 由于时分双工体制自身的缺点 TD SCDMA 被认为在终端允许移动速度和小区覆盖半径等方面落后于频分双工 体制 同时 TD 只可以同时在线 500 人 是个问题 LTE LTE Long Term Evolution 长期演进 项目是 3G 的演进 始于 2004 年 3GPP 的多伦多会议 LTE 并非人们普遍误解的 4G 技术 而是 3G 与 4G 技术之间的一 个过渡 是 3 9G 的全球标准 它改进并增强了 3G 的空中接入技术 采用 OFDM 和 MIMO 作为其无线网络演进的唯一标准 在 20MHz 频谱带宽下能够提供下行 326Mbit s 与上行 86Mbit s 的峰值速率 改善了小区边缘用户的性能 提高小 区容量和降低系统延迟 GPS GPS 是英文 Global Positioning System 全球定位系统 的简称 而其中 文简称为 球位系