背景

过去，大多数无线通信系统使用宽波束或者全向天线发射机，可以很容易的对发射机功率进行直接测量，例如使用吸收式功率计或其他测量仪器进行直连测量。由于发射天线波束较宽，能量不集中，很难在空口搜寻到峰值EIRP辐射功率。并且RRU和天线一般采用分立设计，且MIMO天线数量有限。因此对发射机的辐射功率测量，往往采用直连传导测试，而不采用空口方式的EIRP测量。

但是对于5G NR，由于采用了更为复杂的AAU结构，以及Massive MIMO天线阵列，传统的直连传导测试很难做到（除非基站厂家支持）。随着有源天线在5G基站中的大量应用，以及AAU单元结构上的改变，需要工程师能够使用更有效的方法对发射机辐射功率进行测量。

EIRP通常用来在空口衡量带有方向性的发射机的定向辐射功率。相对于没有增益的全向天线辐射功率，EIRP更能准确的评估具备方向性的发射机实际发射功率。其公式表示如下：

EIRP = Pt + Loss - Ga

Pt：接收功率(dBm)

Loss：空气中的路径损耗 (dB)

Ga：接收天线增益 (dBi)

图 1 EIRP定义图解

为什么是EIRP?

为了实现良好的设计性能，5G基站必须使用可动态控制的有源定向天线，同时向多个方向发射信号波束。这个功能的实现必须依赖于天线矩阵或阵列天线，每个天线矩阵或阵列天线馈入不同相位的信号。在距天线的最小距离处，这些信号组成不同辐射方向的波束信号。

图 2有源天线阵的波束成形

绿色波面表征同相阵元产生的信号面；橙色波面表征不同相位的阵元产生的信号面

有源天线不仅可以动态地调节波束方向，还可以进行波束赋形，以缩小功率聚焦范围，将能量集中到所需的方向上，或者将波束扩展到更多的广播中。这样做会改变增益，从而影响输入功率。因此，业内认为，外场测试的时候，最有用的功率测量方法是EIRP。因为考虑到路径损耗，EIRP为操作人员提供了一个可靠的信号强度指标，显示出小区内任何位置的信号强度。

MS2090A的EIRP测量

安立公司的Field Master Pro MS2090A手持式频谱分析仪，在5G基站的EIRP测量方面有着诸多独到之处。这包括足够的带宽对100MHz或更宽的信号进行精确测量，以及更高的灵敏度和更低的噪声电平，这些都有助于精确的EIRP测量。

安立MS2090A提供的EIRP测试功能优点：

1、通过手动测量位置距离基站天线距离，便可自动得到发射信号的路径损耗；

2、输入接收天线增益，电缆损耗等参数进行自动扣减；

3、图形化测试界面，测量结果一目了然；支持多种显示模式，Quick View (图3)，以及Channel spectrumpower vide (图 4)

4、支持3GPP TS38.141 规定的双极化EIRP功率测量。通过手动改变单极化测试天线的极化方向，仪表自动记录测试数据，并将两个极化方向功率合成为总EIRP功率。

5、支持时域同步触发EIRP功率测量；

6、支持限制线告警功能；

图3 EIRP-Quick View 测量界面

图 4 EIRP 信道频谱测量模式

通过峰值EIRP的搜索，能够测量到5G NR的波束扫描和功率覆盖范围。利用此功能可测量5G基站跨扇区扫描的多达8个广播波束中的EIRP。

在实际测量当中，由于基站实际发射功率根据服务终端的数量，数据下载业务量进行动态调整，因此峰值EIRP很难通过对当前基站测量得到。如果需要评估峰值EIRP，需要基站工作在满数据业务模式。

图 5波束扫描示意图

随着5G NR和波束赋形技术的日益成熟，传统的测量基站发射功率的方法既不切实际，同时对于希望进行外场测量和优化信号覆盖范围的网络运营商来说，也没有太大用处。所以，新一代的外场测试仪表，如Anritsu Field Master Pro MS2090A，就可以在远场方便快捷的进行EIRP测量，同时获取最大波束辐射角度。

结论

安立公司最新的频谱分析仪平台，内置多种测量功能，包括高达110MHz实时带宽的频谱分析仪、5G NR下行信号解调分析、5G基站识别和覆盖等功能，能够满足多种复杂的外场测试需求和应用需求。

关键词:安立 频谱分析仪 5G基站 EIRP测量

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来 源：安立通讯科技Anritsu

编辑：清风

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