用Keysight/是德科技信号源与频谱仪，一步步搭建5G NR接收机动态范围与ACS测试环境

用Keysight信号源与频谱仪构建5G NR接收机测试环境的实战指南

在5G基站研发与验证过程中，接收机动态范围与邻道选择性(ACS)测试是验证设备抗干扰能力的关键环节。本文将基于Keysight N5182B矢量信号发生器和N9020B MXA频谱分析仪，手把手演示如何搭建符合3GPP标准的测试环境。无论您是刚入行的射频测试工程师，还是需要复现标准测试流程的硬件验证专家，这份融合仪器操作细节与实战经验的指南都能提供直接可用的解决方案。

1. 测试环境搭建与仪器准备

1.1 硬件连接拓扑设计

正确的物理连接是测试成功的前提。推荐采用以下连接方案：

[信号发生器1] → [合路器] → [衰减器] → [DUT] [信号发生器2] ┘ ↑ [频谱仪] ←───────┘

注意：确保所有连接线缆的阻抗匹配为50Ω，使用高质量N型接头降低插入损耗。建议在合路器输出端预留20dB衰减余量，防止信号过载损坏设备。

关键仪器参数设置要点：

1.2 软件配置基础

Keysight Signal Studio for 5G NR是生成标准测试波形的核心工具。安装时需注意：

• 确认软件版本支持3GPP Release 15/16规范
• 安装最新补丁包获取完整测试信道配置
• 激活"Advanced Measurement"许可证以解锁ACS测试模板

首次使用时建议导入预设配置文件：

# 加载G-FR1-A2-1测试信道预设 import pyvisa rm = pyvisa.ResourceManager() sg = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.1.101::inst0::INSTR') sg.write(':MMEM:LOAD:CCONFIG "C:\\5G_Tests\\G-FR1-A2-1.cfg"')

2. 动态范围测试实施详解

动态范围测试验证接收机在高斯白噪声(AWGN)环境下的解调能力。根据3GPP 38.141-1标准，测试需在特定信噪比条件下验证吞吐量≥95%的指标。

2.1 测试信号生成步骤

1. 主信号配置：

   • 选择G-FR1-A2-1参考测量信道
   • 设置载波频率为DUT的工作频点
   • 调整输出功率至-70.4dBm（FR1频段）

2. 干扰信号添加：

   % 生成AWGN干扰信号 fs = 122.88e6; % 采样率 nSamples = 1e6; noise = wgn(nSamples, 1, -82.5, 'dBm'); waveform = [mainSignal, noise];

3. 功率校准技巧：

   • 先单独测量主信号功率
   • 关闭主信号，测量噪声信号功率
   • 同时开启时用频谱仪验证合成信号功率谱密度

2.2 常见问题排查

测试中可能遇到的异常现象及解决方法：

提示：动态范围测试建议从低信噪比开始逐步提高干扰水平，避免一次性施加过大噪声导致测试结果无法恢复。

3. 邻道选择性(ACS)测试全流程

ACS测试模拟相邻信道存在强干扰信号时，接收机对目标信号的解调能力。与动态范围测试不同，ACS要求干扰信号采用与实际通信相同的调制方式。

3.1 双信号源配置方法

1. 主信号参数：

   • 参考灵敏度功率+6dB（如PREFSENS=-101dBm则设为-95dBm）
   • 使用QPSK调制确保基础解调可靠性
   • 带宽设置为5MHz（FR1典型值）

2. 干扰信号设置：

   • 中心频率偏移±5MHz（相邻信道）
   • 调制方式：256QAM高阶调制
   • 功率电平：-52dBm（广域基站要求）

配置示例表格：

3.2 频谱仪监测要点

使用N9020B进行实时监测时，重点关注：

• 主信号与干扰信号的功率比是否符合测试要求
• 两个信号的频谱泄露是否重叠
• 相位噪声是否影响信号质量

推荐频谱仪设置：

# 设置频谱仪扫描参数 FREQ:CENT fc FREQ:SPAN 20MHz BW:RES 100kHz BW:VID 300kHz DISP:TRAC:Y:RLEV -30dBm

4. 测试自动化与效率优化

手动操作既耗时又容易出错，通过SCPI命令实现自动化测试可大幅提升效率。

4.1 自动化测试脚本开发

基于Python的自动化测试框架示例：

import pyvisa from time import sleep def acs_test(fc, p_main, p_interferer): rm = pyvisa.ResourceManager() sg1 = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.1.101::inst0::INSTR') # 主信号 sg2 = rm.open_resource('TCPIP0::192.168.1.102::inst0::INSTR') # 干扰信号 # 配置主信号 sg1.write(f':FREQ:FIX {fc}MHz') sg1.write(f':POW {p_main}dBm') sg1.write(':OUTP ON') # 配置干扰信号 sg2.write(f':FREQ:FIX {fc+5}MHz') sg2.write(f':POW {p_interferer}dBm') sg2.write(':OUTP ON') # 执行测试 sleep(10) result = dut.get_throughput() return result >= 95

4.2 测试数据管理建议

建立结构化数据存储体系：

• 原始数据：保存每次测试的IQ波形文件
• 过程数据：记录仪器状态参数截图
• 结果数据：整理为CSV格式便于分析

典型数据记录表示例：

在实际项目中，我们发现信号源的相位噪声特性会显著影响ACS测试结果。特别是在高频段（如3.5GHz）测试时，建议使用性能选件更高的信号源型号（如N5182B-1EP），其相位噪声指标比基础型号改善约5dBc/Hz@1MHz偏移，能更真实反映DUT的ACS性能。