深入了解5G終端射頻標準中的頻譜發射與互調特性

前面的頻譜發射我們已經學習了占用帶寬、帶外發射和雜散發射，今天是頻譜發射的最后一部分內容：互調。在很多的標準規范中，都有互調測試的相關內容，但測試條件、測試要求和測試方法都不盡相同。我們可以不必糾結互調是否有某種固定的說法，而是關注和了解它在不同的應用和標準中的具體規定即可。因為即便同是3GPP標準，終端和基站的互調測試條件和測試要求及方法都有很大差別。

互調的基本概念

對于5G終端而言，互調性能是為了衡量UE發射機抑制器件產生非線性信號的能力，驗證 UE 發射互調產物不超過測試要求中的規定值。而發射互調產物是由主發射信號和通過UE天線到達發射機的干擾信號所引起。

下面我們先來了解互調（intermodulation）中的基本概念：

每當兩個頻率分別為F1和F2的信號在非線性電路中混合在一起時，就會發生互調并根據?mF1 ± nF2?規則產生一些互調產物，（m + n）就是總的互調階數。其中 m 和 n 為0、1、2、3、4、5......的整數。例如下面給出了三階和五階互調產物的頻率計算。

三階Third-order:? 2F1 ± F2，2F2 ± F1；五階Fifth-order:? 3F1 ± 2F2，3F2 ± 2F1；

互調是一個典型而真實的1+1>2的例子，那么，非線性是什么呢？

可以用一個簡單的方式來區分線性和非線性系統：具有線性傳輸特性的系統對于輸入信號只產生幅度和相位的變化,而不會產生新的頻率成分；而非線性系統能對輸入信號的頻率進行搬移，或產生新的頻率成份，如諧波和互調。?所以從總能量的角度看，并沒有一加一大于二，而是原本有用的功率被耗散到了其他不需要的頻率上并對其他系統產生了干擾。所以我們要優化系統限制互調產物。

下圖中給出的是從基波（Fundamental）到二階（2nd order）、三階（3rd order）以及五階（5th order）的互調產物，當然還可以有七階和九階。。。只不過三階和五階距離基波頻率最為接近，影響也最大，所以也更容易受到關注。

給一個具體的計算實例，針對F1=925MHz，F2=960MHz，則3階和5階以及7階的互調頻率分別為下圖所示：

上面的兩張圖，貌似會誤導我們產生一個概念，那就是產生互調的兩個頻率成分F1和F2的功率應該是相同的，但事實并不一定是這樣。繼續來看NR終端的互調測試。

NR UE 互調測試要求

UE 發射互調的定義是，在每個發射機天線端口添加干擾 CW 信號，互調產物的平均功率與想要信號的平均功率之比。想要的信號功率和互調產物功率都是通過 NR?矩形濾波器測量的測量帶寬內功率。接下來我們具體看一下5G UE的發射機互調的測試要求，如下表所示：

具體分析如下：

主信號（wanted signal）：就是主信道上發射的信號，帶寬為BWChannel。我們可以把它作為下圖的F2；

干擾信號（Interference signal）：就是在UE發射機端口添加的干擾信號，可以把它作為下圖的F1，它的具體頻率點距離F2有一定的頻率偏移（frequency offset），上表中規定的有兩種offset，即：BWChannel和2×BWChannel。下圖中給出的是頻率偏移為BWChannel的情況。

干擾信號的類型：CW波；

干擾信號的功率：-40dBc，即比主信號低40dB；也就是說產生互調的兩個信號并不是同樣功率大小的信號，這也是充分考慮了終端的應用場景，由于鄰近的干擾信號一般從UE的天線端口耦合進入到發射機，所以一般要比主信號低。

互調產物的功率：要求當干擾信號頻率offset為BWChannel時，互調產物的平均功率與想要信號的平均功率之比< -29dBc；當干擾信號頻率offset為2×BWChannel時，互調產物的平均功率與想要信號的平均功率之比

測量帶寬MBW=REF_SCS*(12*NRB+1)/1000，其中REF_SCS=15kHz@5～50M帶寬，REF_SCS=30kHz@60～100M帶寬。

測量點：在哪里開始測量呢？如果干擾信號的頻率偏移為BWChannel，則測量點就在距離信道中心頻率BWChannel和2×BWChannel處開始掃描；如果干擾信號的frequency offset為2×BWChannel，則測量點就在距離信道中心頻率2×BWChannel和4×BWChannel處開始掃描。這里在標準中有缺失的是，并未給出具體的終止掃描測量頻率點。