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集成電路基板

集成電路基板 - 測試和量測行業努力解决5G下的OTA測試問題

集成電路基板

集成電路基板 - 測試和量測行業努力解决5G下的OTA測試問題

測試和量測行業努力解决5G下的OTA測試問題

2021-09-15
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Author:Frank

5G測試挑戰安裏素表示,主要問題是5G和LTE中使用的測試技術存在根本差异,如毫米波頻率、大規模天線陣列、波束成形和動態實體層特性,囙此機械方法是不可行的。

世界各國都採用了不同的頻段進行5G部署。 除了遵守3GPP的5G空中介面(NR)標準外,大多數標準還要求遵守當地政府法規。

克服腔體空間約束的一種方法是使用抛物面形狀的反射器,該反射器可以將入射的球面波陣面投影為平面波。 這種反射器廣泛應用於毫米波OTA測試設備,稱為緊湊型天線測試場

安立聲稱門控掃描可以很好地量測EIRP。 在門控掃描的幫助下,用戶可以確定要量測5G訊號傳輸過程的哪一部分。 這一點非常重要,因為5G-NR訊號可以在10ms幀內使用55種不同的TDD Tx/Rx比率進行時隙配寘。 通過只選擇特定的子幀或符號,用戶可以確保只量測下行連結的射頻,這可以更準確地反映輻射到大氣中的射頻能量。

ETS Lindgren和Anritsu還認為,需要進行重大變革,才能對5G設備進行有效的EMC測試。 監管標準通常要求量測TRP,以確保無線電發射功率不會太大。 此時,訊號由各向同性發射機發送,該發射機在LTE的某個扇區中均勻地輻射能量,囙此很容易量測總無線電功率並確定空氣中的能量是否在安全範圍內。 ETS Lindgren強調了波束形成的困難,如圖3所示。 由於這裡的訊號是定向的,我們無法輕易量測任何一點的能量,更不用說知道有多少功率輻射到大氣中了。 考慮到旁瓣和後瓣,量測TRP的唯一方法是將功率集成到天線周圍的360°球體中。 儘管這種方法是可行的,但它需要時間和耗材。

電路板

安立還指出,隨著整個行業逐漸統一到最佳安裝和維護程式,下一個挑戰將是製定測試流程並確定測試設備,以確保其盡可能準確、高效和經濟。 這要求測試供應商快速回應測試要求,並準備新一代硬體設備以應對挑戰。

OTA測試方法Keysight為我們詳細解釋了測試方法,並表示在製定OTA測試計畫時,最重要的是充分瞭解測試對象和所需的測試內容,以及適用於不同測試用例的測試方法。 在實際消費市場中,數據機、天線、子系統和完全組裝的最終用戶設備都將進行測試。 基站測試也將是類似的過程。 從研發階段到一致性和最終設備接受度測試構成了一個典型的測試週期。

一般來說,測試可以分為一致性測試和性能測試。 如果要發佈新設備,必須進行一致性測試。 這是一個關鍵要求,要求我們將設備連接到無線測試系統,並完成所需的3GPP測試內容:

·射頻收發器效能是訊號質量的最低水准

·解調數據輸送量效能

·無線電資源管理(RRM)-初始化、切換和移動性

·信令——上層信令過程

Keysight認為,數據機晶片組、天線、基站和集成設備需要混合應用傳導和OTA測試。 在頻率範圍1(FR1:450 MHz至7.125 GHz)中的大多數測試將使用傳導方案,並且3GPP規定在頻率範圍2(FR2:24.25至52.6 GHz)中所有一致性測試都採用OTA測試方法。

Keysight表示,到目前為止,3GPP已經準予了以下三種OTA測試方法:

·直接遠場法(DFF):量測天線放置在遠場中。 遠場距離(Fraunhofer距離)從2D2/Island開始,其中D是輻射元件的最大直徑,Island是波長。 達到這個距離意味著角場分佈不再改變。 直接遠場法可以進行最全面的測試,可以量測多個訊號,但同時毫米波頻帶也會導致測試場更大。

·間接遠場法(IFF):通過物理轉換創建遠場環境,通常使用抛物面反射器來准直探針天線以傳輸訊號。 這種方法通常由CATR來實現。 雖然它只能用於量測單個訊號的到達/離開角度,但距離要短得多,路徑損耗也更小。

·近場到遠場方法(NFTF):對輻射近場區域中電場的相位和振幅進行採樣,並計算遠場模式。 該方法也僅適用於單個LOS收發器的量測。

關於SA部署情况,38.521標準的相應第一部分(低於6 GHz)和第二部分(毫米波)是更詳細的規範,儘管今年年初將部署的第一批5G NR是NSA。 此外,NSA下的性能測試標準(38.521-4)和RRM測試要求(38.533)尚不完整。

錶1由NSI-MI繪製,總結了不同測試類型和天線尺寸下每個測試環境的適用性,並使用顏色來區分解決方案的質量。 考慮因素包括信噪比、效用和成本。 繼2019年2月在巴賽隆納MWC會議上發佈Field Masterâ¢Pro MS2090A後,安立推出了該領域首款可擕式5G NR測量儀器,持續覆蓋亞3 GHz、亞6 GHz和毫米波頻段。 Field Master Pro MS2090A的研發過程得到了一批領先的5G基站製造商的密切支持,並用於安裝第一個商用5G NR網絡。 具有如此强大功能的手持設備肯定會對測試行業產生巨大影響。