从4G到5G的无线通信测试,射频仪器使用那些事

一、无线通信测试概要
 
无线通信测试技术与测试仪器是通信产业的重要支撑力量，它渗透于通信芯片、模块、终端、基站、无线网络等几乎所有的产业链环节，贯穿于设计研发、认证验收、生产、网络建设与优化等几乎完整产业生命周期。
   
设计与研发是使用测试仪器种类最多最广的阶段，主要有示波器、信号源、频谱仪（信号分析仪）、矢量网络分析仪等通用测量仪器，以及信道模拟器、终端模拟器、基站模拟器等专用高端测试仪器；在认证与验收阶段，主要测试设备包括RF一致性测试系统、协议一致性测试系统、RRM一致性测试系统；通信企业生产阶段的常用仪器是大家熟悉的终端综测仪、以及前面提到的信号源、频谱仪等通用测试仪器；在网络建设与优化阶段，发射机、扫频仪、手持频谱仪等各类工程仪表是常用的测量工具。
 
二、4G无线通信测试现状
 
接下来从系统设备测试、芯片与终端测试、射频测试和网规网优测试四个角度谈谈4G无线通信测试现状。
 
1、4G系统设备测试——矢量信号源与信号分析仪
 
矢量信号源与矢量信号分析仪是基站等通信设备研发、生产和一致性测试的高端通用电子测量仪器，它们的技术特点主要体现在以下几个方面。
   
第一，频率方面，通过PLL、DDS、小数分频、分频倍频来支持从数kHz-数GHz的宽频带连续覆盖，频率分辨率能达到0.01Hz，此外频谱纯度高，谐波抑制、杂散与噪声处理能达到较高的指标要求；
 
第二，幅度方面，矢量信号源与分析仪通常具备了150dB以上的大动态范围，0.01dB的高分辨率，以及<±1dB的精度指标，线性度好、大幅度衰减少、串扰及噪声抑制性能优异，并采用自动电平控制和温度补偿；
 
第三，矢量性能方面，随着3G到5G时代带宽需求的大幅提升，实现大带宽面临幅相一致性的补偿、ADC的高采样率与高位宽的矛盾、FPGA在高时钟频率下设计难度成倍的提升、几十Gbps高速数据传输如何保障等一系列技术难点；
 
第四，工程化开发方面，为了保障测试的高可靠性，操作系统、数字电路、射频电路所组成的混合系统较为复杂；
 
第五，应用开发方面，矢量信号源与分析仪通常基于统一的平台来支持多种通信制式下的多重应用，如无线通信（2G/3G/4G/4.5G/5G，IEEE 802.11xx），卫星导航、无线电等。新的应用也驱动着仪表的技术演进。
 
第六、通道数方面，随着MIMO技术的应用，多通道MIMO信号源与分析仪也是技术演进的方向之一，当然也对仪表系统的可靠性、电磁兼容设计等带来挑战。