论LTE移动终端天线技术及测试方式

论LTE移动终端天线技术及测试方式

关键词:LTE;移动终端天线技术;测试方式

引言

当前在无线通讯技术不断发展的背景下,无线移动终端被广泛应用。新通信系统正在不断追求较高的数据传偷速率,信息容量也正在逐渐增加。我国政府已正式向中国移动、中国联通及中国电信等发布TD一LTE,进一步推动中国LET的发展。本文针对LTE移动终端天线技术及测试方式展开深入研究,旨在推动我国移动通讯技术更好的发展。

一、LTE移动终端天线技术探究

1.1天线平衡性与隔离度

MIM空间复用技术通过发送并行空间的独立数据流提升信道的容量。终端接收期间,MIMO空间服复用技术在使用过程中,常受到天线因素等限制,影响其正常功能的发挥。通过MIMO天线系统要求各天线拥有平衡射频及电磁性能、低互耦性能。天线间互耦物理机制包括:天线辐射进场直接耦合、地板电流耦合及天线激励表面波耦合这三种。天线互耦的衡量主要通过隔离度指标实施相应的衡量工作,在测定实际数值的过程中,主要通过512或521参数进行测定。在衡量天线的平衡性的过程中,可由各天线指标之间的差值进行相应衡量。

1.2分集性能

在3G系统中,终端分集接收是其中最为主要的技术。终端分集主要在信号衰落的背景下,通过提升及合并多路接收信号提升信噪比与通信质量,尤其适用于在低信噪比环境中使用。常用的分集算法包括选择是合并、等增益合并及最大化合并等,分集性能的体现需要通过分集增益来表达。分集增益与天线之间存在着一定关联,天线之间存在越小的相关性,分集增益便会越高。

1.3载波聚合

在LTE一Ad,Dnced中,载波聚合是其中最为关键的技术之一。载波聚合将多个载波聚合成一个较宽的频谱,或聚合不连续的频谱碎片,确保最大化的支持10OMHz传输带宽,提升数据传输的速率,并有效利用运营商的频段资源。将聚合载波位置作为重要依据,能将其分为三种方式,即同带连续聚合、同带非连续聚合及异带非连续聚合。

载波聚合技术的应用,不仅给天线设计增添难度,同时测试工作也出现新难度。对于发射性能,终端所有天线端口发射功率的总和便是载波聚合。对SAI刁指标及多载波传输系统性能需求进行充分考虑,对LTE一Ad,Dnced终端总最大发射功率需求进行充分考虑,确保LTE终端保持一致。接受性能需要高度关注载波聚合技术应用所带来的灵敏度损失。实际上,同带载波聚合会引发发射、接收信号的间距缩小,导致接受部分的噪声增加,影响整体信号接收效果;此外,对异带载波聚合而言,不同频带之间在信号加保护带宽方面已不再遵从以往的方式,但频带的上行信号领导、谐波等会发生变化,将给信号传输带来新干扰,最终整个信号质量都将下降。

二、LLTE移动终端天线技术测试方式研究

2.1天线隔离度测试

要消除天线隔离度给环境带来的影响,便需要将全波暗室进行全方位的测量。首先需要将矢量网络测试仪的双端口校准待测两天线的端口连接带铁氧体扼流环的射频线。再需要通过射频长线与lP/PZ端口相连接,而非测试天线端口则需要连接到50ohm匹配负载,利用矢网对521参数进行详细测量。

2.2分集与MIMO接收测试

主副天线之间的差异最好在6dB之间,实际的测试过程中,可以利用混响暗室对无源下主副天线的分集增益进行直接测量。混响暗室主要模拟终端天线实际真实电磁信道环境,其使用效果更明显。还要做好LTE多模多频终端互扰测试工作,实际上LTE多模多频终端模式中还存在较多问题,相关工作人员必须通过相应测试工作解决这些问题。

三、测试方案

3.1混响室测试方法

混响室是一个带有搅拌器的金属腔体,其通过搅拌,在被测设备(DUT)周围形成随机的均匀多径场,产生来自各方向的均匀分布场。由于混响室提供充足的多径环境,成为评估多天线性能的理想方法之一。将被测器件放入腔体中,确保其产生的全部辐射都保留在腔体里,通过使用可动金属板,可改变腔体内驻波模式的边界效应条件。保证无论辐射向哪个方向发射,都可以检测到辐射功率。

其中搅模技术包括:

(1)由2个正交金属片构成的机械搅拌器,通过将金属片缘腔体的整个高度和深度移动获得大量数目的独立场分布。

(2)平台搅动,与待测物位置固定的状况比较,通过让待测物在腔体内做圆周移动可测得更多的独立取样。

(3)极化搅模,通过使用3个固定、相互正交的单极子天线,测试3个天线上的信号功率。

(4)频率搅模,通过在频率上进行平均能进一步提高测试精度。

实际测试中,需要用一个已知辐射效率的天线作为参考天线进行测试,参考天线在腔体内的位置至少距离腔体壁或搅拌板λ/2,在连续搅拌状态下,测量参考天线。

3.2二阶段方案

二阶段测试方法通过测量被测设备中每根天线单元的矢量方向图信息,将得到的幅度和相位信息添加入信息模型中计算,即利用传导测试的方式评估期望的辐射性能。

二阶段法的第一阶段是使用基站仿真仪表模拟LTE基站信号,在消声室中对天线进行测试,当消声室中设备旋转时,测量天线增益。得出的测量数据可用于生成3D或2D的天线方向图,由于第2阶段不支持自干扰测试,自干扰测试须在第一阶段完成。借助两步法,在收集到天线方向图数据后,就不再需要使用消声室来执行测试。意味着无需占用消声室过多时间,一旦完成第一个阶段MIMOOTA测试,就可将其移做别用。

在第二个阶段,不需要用到暗室,可消除先期认证测试的一大瓶颈。二阶段法的第二个阶段,结合第一阶段测试的天线方向图,根据MIMO信道模型,用测量得到的天线方向图,仿真第一阶段MIMO信道模型。二阶段法能完成的测试项有吞吐量、TRP和TIS、CQI和BLER、天线效率、天线相关性及MIMO通路容量。

由于测量矢量方向图需要借助设备芯片在UE端测量其天线方向图,需要对被测设备进行修改。目前考虑采用射频芯片自身的功能收集天线的辐射功率和相位的方向图信息。对MIMOOTA条件是静态的,功率测量的线性度对结果有影响,可在后期进行线性化处理,相位测试可在UE端得到高精度测试结果。天线图测试阶段的两阶段法的优势在于可从另外的途径实现任意的三维场景仿真。

结束语:LTE移动终端天线技术在当前无线通讯技术中占据着极为重要的地位,该技术在使用过程中需要采用相应的技术测量方式进行测量,才能将其功能有效发挥出来,最终实现提升通信质量的目标。

参考文献

[1]龚纯斌.LTE移动终端的双天线及其应用研究[D].厦门大学,2013.

[2]李伟业.移动终端中的多频段天线与MIMO天线设计[D].西南交通大学,2015.

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