RF 测试分析

RF 测试项测试原理是什么？

射频（RF）是Radio Frequency的缩写，一般定义信号频率在300kHz到300GHz之间的电磁波信号，为RF信号。RF信号的常见应用场景为：无线通信和雷达等领域。

我们先来简单熟悉一下RF通信的过程，RF通信在结构上分为Tx(发送端)和Rx(接收端)两大部分。

对于不同的通信场景（wifi，蓝牙，蜂窝数据），调制方式会有不同,下表展示了不同应用场景下的常见调制方式：

Modulation format	Application
GMSK	GSM, BlueTooth
QPSK,p/4 QPSK	Satellite, CDMA, NADC, TETRA, PHS, PDC, LMDC, DVB
16 QAM	Microwave digital radio, modems
32 QAM	Terrestrial microwave
64 QAM	Broadband set top box, DVB-C
256 QAM	Modems, DVB-C, Digital Video
OFDM	IEEE802.11a/g, DAB

RF测试测哪些？

RF 测试（射频测试）主要测试无线设备或组件的‌射频信号性能、强度和质量‌，以确保其符合通信标准及监管要求 。测试内容涵盖‌发射性能‌与‌接收性能‌两大核心维度，旨在验证设备在无线通信、雷达、卫星等场景下的功能与可靠性 。‌‌‌

发射性能测试

发射测试主要评估设备发送信号的质量与合规性，关键项目包括：

1. ‌功率与频谱指标：测试发射功率（最大/最小）、功率谱密度及占用带宽，确保信号强度适中且频谱资源使用规范 。‌‌‌‌
2. ‌频率与调制特性：检测频率误差、相位误差及调制精度（如 EVM），保证信号传输的准确性 。‌‌‌‌
3. ‌杂散与干扰‌：测量传导杂散、辐射杂散及邻道泄漏比，防止对其它设备产生有害干扰 。‌‌‌

在了解RF常见测试项前，首先要说明一下RF测试用到的单位。RF测试的基本单位为dB，比如增益一般这样表示：

Gain = 10*log (Pout/ Pin) = [10*log (Pout) – 10*log (Pin)]

注意，dB表示的相对量，上式表示系统的放大倍数，即输出信号功率是输入信号功率的多少倍。

另外还有dBm为单位，dBm是绝对量，表达如下：

PdBm= 10*log (P / 1mW)代表当前功率与1mW的比值。

从上述的信号传递过程，我们可以发现，要保证信号传输解调的准确无误，通路上不同的器件，在进行RF测试时，测试的指标可能不一样。比如TX路径上的本振，我们就要考虑本振的频率输出范围，输出的信号质量（相噪，频偏）。再比如滤波器，它的带宽，带外抑制等。下面我们就简单列几项RF测试中比较常见的测试项：

4二次、三次谐波（Harmonic Distortion 2/3，HD 2/3）

理想的模拟器件都是线性的，但是实际生产制造的器件，输出和输入的关系可能是y=ax+bx2+cx3的形式，那么在给器件输入CW信号的时候，输出会因为b、c系数的存在，在2倍、3倍甚至更高的倍数的cw频点产生谐波信号。这里我们不做推导，感兴趣的同学可以把cos(x)代入到y=ax+bx2+cx3，利用三角函数将cos的次数降低，即可观察到cos函数中的x系数变成2、3或者更高，即谐波所在的频点。

实际测试时，即可以通过测量不同谐波的功率大小借以评估模拟器件的线性度好坏。通常测试时会针对不同的调制模式（3G/4G、wifi5/6/7），通过特定的CW信号，测量对应频点谐波的大小。如果器件的线性度不好，会导致调制/解调信号出现不希望的谐波，影响器件在调制/解调场景的性能。

6三阶交调（IM3）/邻道泄露抑制比（ACLR）

上文已经提到，器件在实际使用时传输的基本都是调制信号。调制/解调的过程就是两个不同频点进行混频。这个过程会有CW信号和基带参与，CW信号是确定的频点，基带信号则是具有一定带宽的信号，那么混频后就会在调制信号的带外产生交调信号。一方面，交调信号分走了一部分调制信号的能量，使携带信息的调制信号功率降低；另一方面，带外可能是另外一条信道（通俗理解就是另外一段调制信号的频谱），因此可能会干扰其他信道的通信。因此必须尽可能小（可以通过带通滤波器进行抑制）。

如果是没有特定调制协议的场景，一般选取特定的双音信号，进行三阶交调测试（IM3）。随着输入功率不断增大（即使进入非线性区域），输出功率会不断升高，同时交调功率也会不断升高。理论上三阶交调的功率最终会达到跟输出功率一样，在交汇时，输入功率点称为IIP3，输出功率点为OIP3。当然，这个交汇点是理论推导出来的。实际测试时可以采用上述P1dB的方式，输入的双音信号不断增大功率（在器件的线性区域内），测量输出的双音功率和IM3功率，进行描点拟合，最终确定交汇点的位置。IP3越大，说明器件的线性度越好。

如果是有特定调制模式（3G/wifi等），那么也会使用对应的基带/调制信号，测量带外特定的一系列频点的功率（ACLR），带外的功率需要比带内的功率低一定dB才能满足要求。ACLR有时也被称作ACPR。

8RF测试的主要测试内容

RF测试通常包含以下关键项目：

1. ‌射频性能参数测试‌：测量发射功率、频率容限、占用带宽、调制精度以及接收机灵敏度等核心指标，确保设备在指定频段内稳定工作‌
   。
2. ‌杂散发射与频谱模板测试‌：检测设备在工作频带之外产生的无用辐射，确保其严格控制在标准限值内，防止对航空、广播等其他合法无线电业务造成有害干扰‌
   。
3. ‌无线协议一致性测试‌：验证设备对特定通信制式（如GSM、WCDMA、Wi-Fi、蓝牙、5G）协议栈的符合性，保障网络接入与数据通信的正确性‌
   。
4. ‌互操作性测试‌：检验设备与其他厂商设备或网络基础设施之间正常通信与协作的能力。
5. ‌特定环境与可靠性测试‌：包括在极端温度下的性能测试（如高温工作寿命测试）以及空中性能测试，评估设备在实际使用环境中的可靠性‌
   。

RF测试的实施环境与系统

RF测试通常在受控的电磁环境中进行，以排除外界干扰：

• ‌屏蔽箱‌：用于对单个小型设备（如手机、物联网终端）进行研发或生产测试时的电磁隔离，性价比高‌
  。
• ‌屏蔽室/电波暗室‌：提供更大空间，用于中大型设备测试或需要模拟开阔场环境的测试（如天线性能OTA测试）‌
  。

现代RF测试依赖于专业的‌RF测试系统‌，该系统集成了硬件与软件：

• ‌硬件工具‌：包括实时频谱分析仪、矢量信号发生器、示波器、射频开关矩阵等，用于生成、捕获并分析射频信号‌
  。
• ‌测试软件‌：提供信号分析、仿真、自动化测试序列执行及数据管理功能，支持“一键式”自动化测试，显著提升测试效率‌
  。
• ‌附件与适配器‌：如精密电缆、连接器、衰减器和校准套件，确保测量的准确性与可重复性‌。

RF测试的行业应用与合规要求

RF测试广泛应用于多个行业领域：

• ‌无线通信与消费电子‌：是手机、蓝牙耳机、Wi-Fi路由器、物联网设备等产品研发、一致性认证与生产测试的关键环节‌
  。
• ‌汽车电子与工业设备‌：用于车载无线模块、工业无线设备的电磁兼容性评估与射频性能验证‌
  。
• ‌航天国防与半导体‌：支撑雷达、卫星通信系统的测试，以及射频集成电路的研发与生产测试‌。

在法规合规方面，特别是在欧盟市场，带有无线功能的产品必须符合‌无线电设备指令‌的要求。该指令核心要求之一即是设备的射频性能必须符合相关协调标准，确保频谱资源被有效、安全地使用，并具备良好的电磁兼容性‌。

RF测试硬件设计需要考虑：

1 RF信号的走线不能在PCB表面，避免趋肤效应；

2走线不能有直角，差分信号要注意等长

3用到的接头，器件等，需要注意带宽是否满足待测信号要求，如果有高低温测试还需要确认高低温下的情况

4调试过程中多用bench设备，因为通路上不知道哪一步有问题，所以如果可以的话用外部设备多确认。

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