一、项目背景和客户需求

　　某通信设备公司的射频实验室，正在做新一代 5G NR 基站接收链路的性能验证。这个项目要测两件事：一是多通道相干激励下的接收机解调性能，二是叠加衰落条件之后的灵敏度退化。测试周期预计是 3 个月。

　　实验室原来用的是一台单通道矢量信号源，测单路的 EVM 和解调没问题，但一涉及到双通道相干激励就不行了。两台单通道源拼在一起，相位关系锁不住，MIMO 场景下的相位误差没法控制，测出来的解调性能数据不可信。衰落模拟更是没有，只能靠外部的衰落模拟器，设备老旧，带宽也不够。如果按需求新购一台 SMW200A 这个级别的矢量信号发生器，设备采购成本在百万量级，但这个项目是基站产品定型前的验证任务，3 个月做完就结束，实验室判断直接采购不经济，然后就转向了租赁方案。

　　实验室提出来的需求比较明确：

　　要两路射频输出，两路之间相位相干，能模拟 2x2 MIMO 的激励场景;

　　两路要能各自独立设置频率、功率和相位，还要能同步切换;

　　调制带宽要够宽，能覆盖 5G NR 的单载波和载波聚合带宽;

　　要内置衰落模拟，能设多普勒频移、时延扩展这些参数，模拟移动场景;

　　输出电平要能精确控制，测接收灵敏度的时候要能小步进往下调。

　　二、方案选型过程

　　接到实验室咨询之后，我们的工程师先没有直接报租赁价格，然后和实验室的射频测试负责人通了一次电话，逐项确认了下面这些参数。

　　第一，通道数量和相干性。实验室要两路相干输出，工程师确认 SMW200A 可以配第二个射频通道，两路各自覆盖 100 kHz 到 44 GHz(按选件)，两路共用一个基带和时钟，相位关系是内部锁定的，不需要像两台单通道源那样靠外部参考去锁。这一点是这次选型的核心，两台设备拼的方案很难把相位误差控制住。

　　第二，调制带宽。实验室要测 5G NR 的单载波和载波聚合，带宽需求在 100 MHz 到 400 MHz 之间，工程师确认 SMW200A 在配内置基带的情况下，射频端的调制带宽最高可以到 2 GHz，覆盖实验室的需求还有很大余量。

　　第三，衰落模拟。实验室要模拟移动场景，需要设多普勒频移和时延扩展，工程师确认这台设备内置衰落模拟，带宽最高 800 MHz，还支持 8x8 MIMO 的衰落场景。实验室原来外接衰落模拟器的方案可以省掉，测试链路短了一截，引入的损耗和失配也少了。

　　第四，电平控制。测接收灵敏度的时候，输出电平要能小步进往下调，而且要到很低的值。工程师确认 SMW200A 的输出电平范围足够，配合内部衰减和自动电平控制，小电平下的精度和稳定性都能满足要求。

　　第五，频率范围。实验室目前的工作频段在 6 GHz 以下，但后续产品会往更高频段走，工程师按覆盖到毫米波波段的方式来配，给后续留出余量。

　　最终选型方案是这样：罗德与施瓦茨 SMW200A 矢量信号发生器 1 台，配第二个射频通道和内置衰落选件，租赁周期 3 个月。、

　　三、租赁交付和全程技术指导

　　设备发货之前，我们的工程师先把 SMW200A 做了一次完整的开机自检，两路射频输出逐路核查了频率准确度、输出电平和平坦度，衰落模拟和 MIMO 场景也跑了一遍基本配置，确认没有问题之后才打包发往实验室。

　　设备到场之后，实验室第一次做 2x2 MIMO 测试就发现解调性能比预期差了一截，EVM 比单路测试时高了不少。实验室的工程师怀疑是接收机的问题。我们的工程师远程看了一下测试配置，判断问题在测试链路上：两路输出到接收机前端的两根射频电缆长度不一致，相差了十几厘米，两路信号到达接收机的时间不同，等效于引入了一个固定的相位和时延误差;另外两路的路径损耗也没有分别标定，功率不平衡。工程师指导实验室换成等长的相位稳定电缆，然后对两路分别做路径损耗标定，把电缆和衰减器的损耗在信号源里补偿进去。改完之后，两路的幅度和相位都对上了，EVM 回到了正常水平。

　　第二个问题出现在灵敏度测试上。实验室要把输出电平降到接近接收机的灵敏度门限，结果降到某个电平之后，信号源显示的输出和实际到接收机端口的电平对不上，测出来的灵敏度比规格书差了好几个 dB。我们的工程师远程看了一下配置，判断是自动电平控制没有打开，而且外部的衰减器量值没有在信号源里声明。信号源内部有衰减器切换，在低电平段切换的时候，如果没有开自动电平控制，实际输出会有台阶误差;外部再串一级衰减器，这个衰减量如果不输进配置里，信号源以为自己输出的是低电平，实际到接收机端口的电平又低了一截。工程师指导实验室打开自动电平控制，把外部衰减器的量值和电缆损耗一并写进路径配置，然后重新标定。调整之后，设定值和实测值对上了，灵敏度数据也回到了规格书范围。

　　第三个问题出现在衰落模拟的参数设置上。实验室按移动场景做衰落测试，把多普勒频移设得很高，测出来的 EVM 明显恶化，实验室一度以为是接收机的跟踪性能不行。我们的工程师远程看了一下参数，判断是场景参数设得过头了。多普勒频移对应的是移动速度，设得过高就相当于模拟几百公里每小时的高速移动，信道变化快得超出了接收机的跟踪能力，EVM 当然会恶化。工程师和实验室一起按实际的应用场景重新核算了多普勒频移和时延扩展，把参数调回合理范围，再测试验。调整之后，EVM 的退化和理论预期基本一致。工程师同时提醒，衰落带宽和 MIMO 场景的配置要和被测接收机的实际工作条件对应，参数设过头会把设备能力的问题误判成产品问题。

　　整个 3 个月租赁期间，实验室在载波聚合的配置、多路相位校准、衰落场景的保存和调用、远程控制这些环节上又陆续问过几次问题，我们的工程师都在当天做了远程回复。租赁期间全程技术指导是安泰测试科技的标配服务。

　　四、实施结果

　　实验室用这台 SMW200A 在 3 个月内完成了接收链路的验证：

　　完成了 2x2 MIMO 相干激励下的解调测试，两路的幅度不平衡控制在 0.2 dB 以内，相位误差控制在 2 度以内，测出的 EVM 比原方案稳定了约 3 dB;

　　完成了不同调制方式和不同带宽下的灵敏度测试，找到了接收机在最高阶调制下的灵敏度门限，给链路预算提供了数据;

　　完成了衰落条件下的性能测试，按实际移动场景设参数，测出了不同多普勒频移下的 EVM 退化曲线;

　　把测试场景和参数配置保存成模板，后续产品换型可以直接调用，单轮测试的准备时间从半天缩短到一个小时以内。

　　项目结束之后，设备按期退回安泰测试科技库房，实验室没有产生设备采购和后续校准的负担。实验室的射频测试负责人反馈，两路相干输出和内置衰落是这次验证能做的关键，原来两台源拼加外接衰落模拟器的方案，光是相位和损耗的标定就要花很多时间，而且每次换场景都要重新对;远程技术指导在电缆等长、电平配置和衰落参数这三件事上帮他们纠正了方向，尤其是灵敏度测试那一次，如果不查清楚，很可能就把问题算到接收机头上了。

　　五、这套租赁方案适合哪些场景

　　SMW200A 这类双通道相干矢量信号发生器适合下面几类测试任务：

　　5G NR、LTE 基站和终端的 MIMO 接收性能验证与灵敏度测试;

　　载波聚合、宽带调制信号的 EVM 和解调性能测量;

　　移动场景下的衰落模拟和信道条件复现;

　　相控阵天线、波束赋形系统的多通道相干激励;

　　雷达信号模拟、GNSS 信号模拟，以及高校和科研院所的通信、雷达课题验证。

　　如果测试需要多路相干输出、还要叠加衰落条件，用几台单通道设备拼的方案在相位和损耗上很难控住，可以考虑双通道一体化的方案。安泰测试科技的工程师会先和你确认工作频段、调制带宽和通道数量，然后给出对应的配置方案。

　　六、常见问题

　　问：双通道相干和两台单通道设备拼有什么区别?

　　答：两台设备各自有时钟，只能靠外部参考去锁，相位和时延的误差要靠人工标定，换频率或者换场景之后还要重标。双通道一体化的设备共用一套基带和时钟，两路的相位关系是内部锁定的，一致性和重复性都好得多。

　　问：为什么两路电缆要等长?

　　答：电缆长度不同，信号到达接收机的时间就不同，等效于引入固定的时延和相位误差。做 MIMO 测试的时候，这个误差会直接体现在 EVM 和相位一致性上。建议用等长的相位稳定电缆，并且分别标定两路的路径损耗。

　　问：测灵敏度时电平对不上是什么原因?

　　答：常见的是自动电平控制没开，以及外部衰减器和电缆损耗没有写进路径配置。信号源内部有衰减器切换，低电平段切换时如果不做电平控制会有台阶误差;外部衰减量不声明，信号源算出来的输出和实际到端口的电平就不一致。

　　问：衰落模拟的参数怎么设才合理?

　　答：多普勒频移对应移动速度，时延扩展对应传播环境，两个参数都要按被测设备的实际应用场景来设。设得过高相当于模拟极端高速移动，信道变化超出接收机的跟踪能力，EVM 会明显恶化，容易把设备能力问题误判成产品问题。

　　问：2 GHz 调制带宽用得上吗?

　　答：看被测信号的带宽。一般的 5G NR 单载波和载波聚合用不到这么宽，但宽带雷达信号、多载波聚合、多发射源合成的场景会需要。带宽留余量的好处是信号不会被源本身限制。

　　问：租赁流程大概是什么样?

　　答：实验室先把工作频段、调制带宽和通道数量发给我们，工程师确认选件配置之后给出租赁报价。确认方案之后我们发货，设备到场后工程师远程协助双路标定、电平配置和衰落场景设置。租赁期间有技术问题随时联系工程师。项目结束之后安排退租。

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