宽带5G设备的五大测试挑战

宽带5G设备的设计工程师和测试工程师亟需快速、准确且经济高效的测试解决方案来确保新型芯片设计的可靠性。了解宽带5GIC测试的最大测试挑战及其解决方案。

1.波形变得更宽且更复杂。
5G新空口包含两种不同的波形：

下行循环前缀OFDM（CP-OFDM）和上行CP-OFDM

上行离散傅里叶变换扩频正交频分复用 (DFT-S-OFDM)；该波形与LTE的单载波频分多址接入系统(SC-FDMA)类似

研究人员和工程师在测试5G设备时，面临着创建、分布和生成5G波形的新挑战。工程师需要处理高度复杂且符合标准的上行链路和下行链路信号，而且这些信号的带宽要比以前的信号大得多。他们需要分配各种资源；调制和编码信号；解调和探测信息并进行相位跟踪；进行单载波以及连续和非连续载波聚合配置。

选择符合5G标准的工具，生成和分析所需的波形，并在不同测试台之间共享这些波形，以充分分析DUT的特征。

2.仪器必须是宽带且线性的，而且必须能够经济高效地覆盖广泛的频率范围。
RF工程师一直在研究专用于航空航天和军事等行业中的毫米波测试系统，但这些系统价格极其昂贵，对于面向大众市场的半导体行业来说，目前尚未有合适的毫米波测试系统。工程师需要具有成本效益的测试设备来配置更多测试台，以缩短产品上市时间。这些新测试台必须能够支持高线性度；在高带宽上提供高幅度和相位精度；具有低相位噪声；支持广泛的频率范围，以支持多频带设备；以及能够测试设备能否与其它无线标准的共存。除了功能强大的硬件外，基于软件的模块化测试和测量台还必须能够快速适应新的测试需求。

投资到能够评估现有和新频带性能的宽带测试平台。选择不仅能够与当前标准共存，还能随着适应未来变化的仪器。

3.组件特性分析和验证需要更大量测试。
处理6 GHz以下的宽信号以及毫米波频率的信号需要分析和验证RF通信组件的性能。工程师不仅要测试创新的多频带功率放大器、低噪音放大器、双工器、混频器和滤波器设计，还要确保经过改进的新型RF信号链能够支持同时操作4G和5G技术。此外，为了避免传播时出现大量损耗，毫米波5G测试系统还需要波束形成子系统和天线阵列，这就需要快速可靠的多端口测试解决方案。

确保您的测试系统能够处理多频带和多通道5G设备，以满足波束成形器、FEM和收发器的需求。

4.大规模MIMO和波束形成系统的无线测试使得传统测量对空间的依赖性非常高。
工程师在测试5G波束形成设备时，面临着分析发射和接收路径以及优化接收和发射天线互易性的挑战。比如，发射功率放大器进入压缩区时，会产生幅值和相位失真及其他热效应，而接收路径的LNA并不会产生这些现象。此外，移相器、可变衰减器、增益控制放大器和其它器件的容差可能导致通道间的相移不相同，以致影响预期的指向性图。测量这些效应需要采用空口(OTA)测试技术，这使得TxP、EVM、ACLR和灵敏性等传统测量对空间的依赖性非常高。

OTA测试技术能够在快速精准地控制运动的同时进行RF测量，让您可以在预期的时间内准确地分析5G波束形成系统的特征。

5.批量生产测试需要测试系统能够快速、高效地进行扩展。
新型5G应用和垂直行业的需求不断增长，使得制造商每年需要生产的5G组件和设备呈指数级增加。制造商面临的挑战在于需要提供快捷的方法来校准新设备的多个RF路径和天线配置，并提高OTA解决方案的测试速度，以确保制造测试结果的可靠性和可重复性。但是，对于RFIC的批量生产，传统的RF暗室会占用大部分的生产厂房空间，使厂房无法放置其他流程所需的设备，导致材料处理流程中断，这会大幅增加资本支出。为了解决这些问题，市面上已推出支持OTA的IC插座（具有集成天线的小型RF外壳），这些产品大幅减少了半导体OTA测试所需的占地空间。

选择一个可将实验用5G仪器扩展到生产现场的ATE平台，简化特性分析和生产测试之间的数据关联。

审核编辑 黄宇