深入了解5G终端射频标准中的频谱发射与互调特性

前面的频谱发射我们已经学习了占用带宽、带外发射和杂散发射，今天是频谱发射的最后一部分内容：互调。在很多的标准规范中，都有互调测试的相关内容，但测试条件、测试要求和测试方法都不尽相同。我们可以不必纠结互调是否有某种固定的说法，而是关注和了解它在不同的应用和标准中的具体规定即可。因为即便同是3GPP标准，终端和基站的互调测试条件和测试要求及方法都有很大差别。

互调的基本概念

对于5G终端而言，互调性能是为了衡量UE发射机抑制器件产生非线性信号的能力，验证 UE 发射互调产物不超过测试要求中的规定值。而发射互调产物是由主发射信号和通过UE天线到达发射机的干扰信号所引起。

下面我们先来了解互调（intermodulation）中的基本概念：

每当两个频率分别为F1和F2的信号在非线性电路中混合在一起时，就会发生互调并根据 mF1 ± nF2 规则产生一些互调产物，（m + n）就是总的互调阶数。其中 m 和 n 为0、1、2、3、4、5......的整数。例如下面给出了三阶和五阶互调产物的频率计算。

三阶Third-order: 2F1 ± F2，2F2 ± F1；五阶Fifth-order: 3F1 ± 2F2，3F2 ± 2F1；

互调是一个典型而真实的1+1>2的例子，那么，非线性是什么呢？

可以用一个简单的方式来区分线性和非线性系统：具有线性传输特性的系统对于输入信号只产生幅度和相位的变化,而不会产生新的频率成分；而非线性系统能对输入信号的频率进行搬移，或产生新的频率成份，如谐波和互调。所以从总能量的角度看，并没有一加一大于二，而是原本有用的功率被耗散到了其他不需要的频率上并对其他系统产生了干扰。所以我们要优化系统限制互调产物。

下图中给出的是从基波（Fundamental）到二阶（2nd order）、三阶（3rd order）以及五阶（5th order）的互调产物，当然还可以有七阶和九阶。。。只不过三阶和五阶距离基波频率最为接近，影响也最大，所以也更容易受到关注。

给一个具体的计算实例，针对F1=925MHz，F2=960MHz，则3阶和5阶以及7阶的互调频率分别为下图所示：

上面的两张图，貌似会误导我们产生一个概念，那就是产生互调的两个频率成分F1和F2的功率应该是相同的，但事实并不一定是这样。继续来看NR终端的互调测试。

NR UE 互调测试要求

UE 发射互调的定义是，在每个发射机天线端口添加干扰 CW 信号，互调产物的平均功率与想要信号的平均功率之比。想要的信号功率和互调产物功率都是通过 NR 矩形滤波器测量的测量带宽内功率。接下来我们具体看一下5G UE的发射机互调的测试要求，如下表所示：

具体分析如下：

主信号（wanted signal）：就是主信道上发射的信号，带宽为BWChannel。我们可以把它作为下图的F2；

干扰信号（Interference signal）：就是在UE发射机端口添加的干扰信号，可以把它作为下图的F1，它的具体频率点距离F2有一定的频率偏移（frequency offset），上表中规定的有两种offset，即：BWChannel和2×BWChannel。下图中给出的是频率偏移为BWChannel的情况。

干扰信号的类型：CW波；

干扰信号的功率：-40dBc，即比主信号低40dB；也就是说产生互调的两个信号并不是同样功率大小的信号，这也是充分考虑了终端的应用场景，由于邻近的干扰信号一般从UE的天线端口耦合进入到发射机，所以一般要比主信号低。

互调产物的功率：要求当干扰信号频率offset为BWChannel时，互调产物的平均功率与想要信号的平均功率之比< -29dBc；当干扰信号频率offset为2×BWChannel时，互调产物的平均功率与想要信号的平均功率之比< -35dBc。

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

测量点：在哪里开始测量呢？如果干扰信号的频率偏移为BWChannel，则测量点就在距离信道中心频率BWChannel和2×BWChannel处开始扫描；如果干扰信号的frequency offset为2×BWChannel，则测量点就在距离信道中心频率2×BWChannel和4×BWChannel处开始扫描。这里在标准中有缺失的是，并未给出具体的终止扫描测量频率点。