|
“ 没有了天线连接口的5G毫米波设备，如何用OTA方法替代以往的传导连接，是测试面临的关键问题。于是仪表厂家不得不与暗室厂家联手，打造全新的测试系统。然而这并不是简单的替代，若想满足所有的测试需求，复杂度和成本远超想象。” 3GPP中对5G OTA测试系统进行了定义，目前真正可用于OTA测试的场地主要有：远场，紧缩场，平面波发生器PWS，混响室，和近场。对于不同的被测设备以及测试项，选择上会有很大不同，对于5G毫米波终端的测试环境，主要在使用的有以下几类： 远场：满足测量天线与被测件之间的距离大于2D2/λ，D为被测件天线最大尺寸，λ为波长。理论上所有测试项都可以做，但是因为路损较大，所以精度稳定度不高，而且暗室场地尺寸要求相对较大，造价高； 紧缩场：利用反射面将球面波转换成平面波，相比于远场，测试距离可以缩短，但反射面造价较高，如果测试频率较低例如2GHz以下，需要更大的反射面，实际占用空间也会相应变大，所以毫米波频率的测量适合使用紧缩场； 混响室：仅适用于TRP类测试，目前测试频率范围可以从400M至67GHz，最大的优点是占地面积小，测试速度快，成本低，静区率占比高（指同样暗室空间下静区所占的空间大小）。更多详细信息，可参考往期推送：OTA测试场地——混响室（一）；OTA测试场地——混响室（二）；OTA测试场地——混响室（三）。 近场：由于无法形成平面波测试条件，只适合进行TRP类测试，或者通过近远场转换使用CW波进行天线性能测试。 下面我们就先来看看目前业界主要在用的5G毫米波测试小暗箱，先从我的老东家说起： 01 — F9650A Keysight F9650A紧缩场试验箱：毫米波(mmWave)频率无线设备和天线系统性能测量环境。可以与Keysight测试和测量仪表一起用于各种应用，包括3GPP和CTIA的一致性测试等等。 基本参数： 卷边反射面紧缩场系统：焦距1.02 m；外尺寸：2.8 m x 1.6 m x 2.0 m，采用三分体式结构，方便拆装和运输；支持频率：6-110 GHz；静区直径：30cm，可扩展至45 cm；相位不平坦度：10° @28 GHz，17° @39 GHz；幅度锥削：1dB；幅度纹波：±0.5dB；交叉极化：-30 dB；路径损耗：61.5 dB @28 GHz，64.4 dB @39 GHz；转台承重：4.5 kg (10 lbs)；转台角度：水平（Azimuth）± 165°，翻转（Roll）：± 180°；转台精度：0.01°；转速：翻转: 40 deg/sec，水平: 20 deg/sec接口：USB3.0静区的尺寸最大支持45cm，普通的手机和小型平板，以及开发阶段的PCB板应该够用了，详情可参考往期推送文章：暗室静区大小够用吗 基本功能 天线性能测试；天线尺寸小于45cm的终端射频一致性测试，6GHz以上的带内和带外；支持一个AoA的RRM测试；解调测试,运营商验收测试；温度测试 这样一个箱子不足为奇，许许多多国际国内的暗室厂家，像MVG，NSI-MI，C&G，通用测试，中测国宇等等都可以有替代的产品，然而如何将这个箱子，真正用于5G各种测试，是最难的部分，这也是让传统暗室厂家无从下手，所以必须寻求通信仪表厂家或资深客户进行合作的关键所在。 首先它要支持6到110GHz，分段天线是必不可少的，F9650A的馈源天线，总共分成了5段，也就是5个不同频段的测量天线，如何摆放这些天线，无论是校准还是测量，如果不嫌麻烦一个一个换也是可以的，但效率就低了很多，为了简化测试，F9650A将五个馈源天线，集中在一个区域并且有间隔地同时放在了不同位置，焦点位置上放置24-42 GHz的主频段天线。其他频段不在焦点位置，使用算法来进行补偿。 随之而来要考虑的就是天线+路径的校准问题，整个6-110 GHz的校准是个不小的工程，先不说110 GHz的网分要花费多少，即便有钱，买不买得到还是个问题。就算有了网分，如何实现不同频段下路径的自动切换和正常测试，那又得需要一个昂贵的箱子，来支持切换和高频链路的路损补偿，可以想象，各种不同类型的转接头和器件堆叠的复杂场景。datasheet上只简单给出了相应的校准附件名称如下： link天线也是不得不考虑的问题，LTE的link天线和5G NR的毫米波link天线，该如何摆放，才能使得终端在进行球面转动过程中保持不掉链呢？F9650采取的是在靠近转台一侧的暗箱两个顶角处分别放置两个LTE的link天线，在终端的翻滚轴上安装5G NR link天线，使得link天线与终端的相对位置始终保持固定，链路连接不会由于终端的转动而受到影响。但这样做的代价也许是会对终端的测试产生干扰，因为link天线与DUT太近了。 暗箱里的DUT如何与综测仪进行建链呢？仪表侧要做相应升级，如下图所示，在UXM 5G综测仪基础上，加上中间的CIU单元和右边的RRH，才能搭建起5G终端毫米波测试链路： RRH（ remote radio head ）：M1740A mmWave Transceiver for 5G，支持28, 39 and 40 GHz 的中频-射频双向收发单元； CIU：E7770A Common Interface Unit，为M1740A提供本振，功控，通过上变频5G 综测仪UXM 射频输出信号，支持高中频6-12GHz传导连接；可支持8xM1740A进行多个AoA（angle-of-arrival，到达角）测试；前面板与后面板的接口如下所示： 02 — 小型远场 关于小型直接远场（DFF）的资料，是德网站上还未公布许多，只是说这些小型chamber可以配置单个到达角 (AoA) 或三个AoA 探头，进行芯片开发验证、协议开发、RF验证和运营商验收测试，以及温度测试。 它与上述紧缩场的区别就是，紧缩场为天线性能和射频一致性测试提供了精确的测试场地，而远场（测试距离未公布），也许用它测EVM效果较差，做协议建链是可以的。 但是多探头的远场，可以与信道仿真器进行集成，提供了在不同信道环境条件下测量MIMO和无线资源管理(RRM)性能的方法，以验证、确认设备的性能参数。配置不同数量和位置的天线探头，可支持不同的使用案例，以全面验证5G设备的性能。 |
|
|
