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浅谈GSM ORFS输出频谱测试
2010-07-29 14:02:11 栏目：通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词：
GSM ORFS测试、输出频谱测试、接收机频段杂散、无线终端认证、3GPP TS 51.010-1
内容摘要：
本文详解GSM终端ORFS输出频谱测试的技术要点，涵盖调制谱、开关谱及接收机频段杂散三大核心项目，结合CE/GCF/PTCRB认证要求，以GSM 900频段为例说明测试步骤与常见问题，助力无线设备厂商顺利通过射频合规认证。
AI 深度解读
GSM ORFS（Output RF Spectrum）测试是2G时代蜂窝通信设备射频合规的核心环节，至今仍在部分物联网模组和 legacy 设备的CE、GCF、PTCRB认证中强制执行。该测试源于3GPP TS 51.010-1标准第13.4章节，旨在量化移动终端发射机因调制非理想性、功率放大器瞬态响应及宽带噪声对相邻频段的干扰潜能。从技术演进角度看，ORFS测试框架为后续LTE/5G的ACLR（邻道泄漏比）和SEM（频谱发射模板）测试奠定了方法论基础。当前行业实践中，接收机频段杂散（925-960MHz）是最易失效的瓶颈项，其-79dBm的严苛限值直接关联接收机阻塞性能，而部分实验室因设备能力缺失存在报告造假风险。建议厂商在预认证阶段采用跳频模式覆盖ARFCN低中高三个代表性信道，并优先排查PA电源滤波与天线隔离设计，同时审慎核验第三方测试机构的频谱仪动态范围与完整测试截图。
近来有不少客户向摩尔实验室（MORLAB）咨询GSM 输出频谱测试的问题，对大部分不太熟悉该测试的朋友来讲，输出频谱测试项目内容较多，测试方法也比较复杂，测试结果也不易读懂。结合多年手机测试经验， MORLAB本期将向大家介绍在各项认证中常见的输出频谱测试要求，希望以此帮助大家加深理解该项测试的具体要求。
GSM无线终端设备CE、GCF、PTCRB认证时必须测试输出频谱，其在3GPP TS 51.010-1中是第13.4章节。ORFS（Output RF Spectrum）输出射频频谱是在一定的带宽和周期内测量出的由MS的调制和功率噪声产生的相对中心频率的频偏与功率之间的关系。该测试由三部分组成：调制谱、开关谱以及接收机工作频段的杂散测试。
该项测试要求GSM终端设备按照普通的呼叫流程建立一个呼叫，综测仪命令手机进入跳频模式。跳频方式仅包括三个信道，即一个在ARFCN的低端范围内，第二个在ARFCN的中间范围内，第三个在ARFCN的高端范围内（GSM900 ARFCN 的中高低信道一般使用63;124;980）。尽管测量在MS处于跳频模式下，每一次测量仅在单一频道下进行。
我们以GSM手机工作在GSM 900的63信道（即工作在902.6MHz）为例,介绍一下ORFS测试的步骤。
一．调制谱测试
1) 距离载波1.8MHz内调制谱测试：
首先，手机工作在跳频模式下，测试系统使用综合测试仪以30kHz为步长，测量工作主频902.6MHz左右1.77MHz的调制谱，即测量900.83-904.37MHz频段上因为调制引起的杂波信号，手机工作在最大功率。如图1所示。
图1：主频左右1.77MHz调制谱
2) 距离载波1.8MHz-6MHz 和>6MHz调制谱的Wideband Noise：
距载波1.8MHz以外，都必须使用频谱分析仪来测量调制谱，且以200kHz为步长扫频。该频段调制谱测试需要在中信道63信道，以最大功率发射的状态下测量。该段测量距载波左右14.4MHz的调制谱信号。另外，还要测试偏移载波左侧14.4MHz-24.6MHz的信号。这样就完成了距离载波1.8MHz-6MHz以及>6MHz调制谱的Wideband Noise噪声测量。这样就满足标准中规定的测量距离发射机工作频段左右2MHz的要求，即调制谱的Wideband Noise应测量到小于878MHz，大于917MHz。测试的部分波形可以参考图2。
图2：WideBand Noise调制谱
二. 开关谱测试
开关谱测试一般以200kHz为步长测量距离载波1.8MHz（对63信道来讲就是900.83-904.37MHz）频谱上因为GSM手机发射机开关引起的噪声，该部分测试比较简单，也可以在综合测试仪上配置完成，如图3所示。
图3：距离载波1.8MHz的开关谱测试
三. 接收机频段杂散测试：
接收机频段杂散测试是输出频谱测试中最重要部分，也是最常出问题的项目。接收机频段杂散测试在输出频谱测试中占据了较长的测试时间，其测试数据信息量也比较多，这个项目也是GSM射频测试中最容易出问题的部分。但是我们目前也发现一些实验室出具的报告，可能本身没有此项目的测试能力，因此经常在测试报告中对接收机杂散一笔带过，反倒避重就轻地把不容易出问题的距离载波1.8MHz的调制谱、开关谱测试截图大篇幅放在测试报告中以混淆视听。另外，无论测试GSM 900还是GSM 1800频段的GSM终端都必须同时测试GSM 900和GSM 1800的接收机频段杂散。
1)GSM接收机频段杂散测试（925-960MHz）：
该段测量频率范围从925MHz-960MHz（即GSM 900接收机的工作频段）。该段最容易出问题，因为标准对该段测试要求比较严格，尤其是935MHz-960MHz的限值只有-79dBm，这样做主要是为了防止GSM发射机工作时对接收机造成干扰。但是标准允许该段出现最多5个杂散点，如果出现>=6个杂散点即被判为Fail。该段测试一般在时间域进行，如图4所示，正在测量928MHz该频点slot 4在时域的波形，频谱分析仪的span被设置为0，频谱仪的平均功能被打开，该测试必须通过基站同步触发频谱仪对指定时隙的50个GSM脉冲信号进行平均。
图4：GSM 900接收机杂散测试截图举例
2) 接收机频段杂散测试（1805-1880MHz）：
该段测量频率范围以200kHz为步长，从1805MHz-1800MHz（GSM 1800接收机的工作频段）进行扫频测量，该段也是经常出问题的频段，但是相比第四段限值比较宽松一点（1805-1880MHz杂散限值为-71dBm），标准同样允许该段出现最多5个杂散点。
以上我们为大家介绍了GSM设备输出频谱测试的基本测试内容， 摩尔实验室的射频测试能力覆盖了GSM、GPRS、EGPRS、TD-SCDMA、WCDMA、HSDPA、HSUPA以及CDMA2000、EVDO Rel A等部分。在无线通信测试领域，摩尔实验室愿会成为广大企业的忠实技术支持伙伴，也希望我们的专业服务能帮助大家获得更高效和准确的测试结果。
如需更多资料请发信到以下地址：Service@morlab.cn或致电：0755－86130268。
常见问题
Q: GSM ORFS测试包含哪三个主要项目？
A: GSM ORFS输出频谱测试由三部分组成：调制谱测试（测量因调制引起的杂波信号）、开关谱测试（测量发射机开关引起的噪声）以及接收机工作频段的杂散测试（测量对接收机频段造成的干扰）。其中接收机频段杂散是最重要且最容易出问题的项目。
Q: 为什么接收机频段杂散测试最容易失败？
A: 接收机频段杂散测试（925-960MHz）的标准要求最为严格，尤其是935MHz-960MHz频段的限值仅为-79dBm，目的是防止GSM发射机工作时对接收机造成干扰。标准允许该频段最多出现5个杂散点，若出现6个及以上即判定为Fail，因此该项目的测试数据量较大且失败风险最高。
Q: 进行GSM ORFS测试时，手机需要工作在什么模式？
A: 测试要求GSM终端按照普通呼叫流程建立呼叫，并由综测仪命令进入跳频模式。跳频仅包含三个信道，分别位于ARFCN的低端、中间和高端范围（GSM900通常使用63、124、980信道）。尽管处于跳频模式，每次测量仅在单一频道下进行。
