为什么在毫米波频率下运行的设备需要进行OTA测试

MEMS 2021-08-03 2543

描述

为什么要在毫米波频率下进行 OTA 测试？

在之前的文章中，我们介绍了 5G 物理层测试领域的一些基础知识，相关的无线电变化，以及在低于 6 GHz 和毫米波频率下，针对这些变化进行设备测试测量的挑战。今天的文章，我们将讨论为什么在毫米波频率下运行的设备需要进行OTA 测试。

简而言之，表征天线的发射和接收性能需要OTA测试。3GPP 定义的毫米波频率范围介于 23.25 GHz 至 52.6 GHz 之间。而我们都知道毫米波频率极易出现路径损耗，这会导致信噪比落入中低 SNR 范围之间，因此为了消除这种影响，毫米波设备将使用一种称为波束成形的技术。

波束成形

波束成形是一种特殊的大规模多入多出（MIMO）技术，在这种技术中，可以使用多个此类的小型相控阵列天线元件去生成高指向性的波束。在这些元件中，每一个都与不同的相位和振幅搭配，从而在特定或所需方向上生成这种波束。

这不仅增加了 SNR，而且提高了频谱效率，并确保了可靠的覆盖范围。与侧重于生成静态波束的上一代技术不同，动态波束的成形和定向性使得表征此类辐射模式和天线性能变得至关重要。

为什么只有OTA测试？

尽管波束形成听起来有效，但硬件实施在毫米波下仍将具有一定的挑战性。频率越高，天线孔径的尺寸就越小，因此也需要将更多的天线元件集成到阵列中，以实现一定的功率输出和增益能力。此外，为了最大限度地减少信号路径损耗衰减，这种高度紧凑的天线阵列与形成毫米波天线模块的射频电路紧密集成，排除了使用探头或连接器进行测试的可能性。

波束成形测试！

在毫米波频率下，天线辐射模式相当敏感，很容易被最终产品外壳、用户的手或由于周围环境的反射或损失而改变。我们必须仔细表征发射和接收天线的性能，并验证辐射图的性能。

有两种波束成形测试方法 -- 波束成形表征和波束成形验证。波束成形表征是一个研发过程，旨在找到合适的相位和角度，以及每个天线元件的增益，从而在特定于 DUT 设计的预期方向上生成所需的方向图。这些值以码本的形式存储，随后供DUTT设备生成波束时使用。

波束成形验证主要在 DVT 阶段进行，在该阶段DUT使用预定义的码本，并为每个天线元件设置特定的相位和增益，从而生成具有特定相位和振幅的特定波束。然后，使用OTA测试和测量来验证特定或者极端情况。

OTA 测试！

除了 5G NR Sub-6GHz 外，传统的蜂窝技术也支持在传导模式下进行发射验证和接收表征，以及在辐射模式下进行天线方向图测量。但是在毫米波频率下，所有测量则必须使用OTA方式运行：包括天线性能测量（如波束增益，等效全向辐射功率（EIRP），有效全向灵敏度（EIS））、RF参数量测（如矢量幅度误差（EVM），频谱发射模板（SEM），相邻频道泄漏比（ACLR））以及信号或最终用户功能。

测量设备可以提供一套完整的VSG和VSA，能够在毫米波频率输出和分析信号，DUT 位于屏蔽暗室中，用于不间断的 OTA 测试。请务必将测量喇叭天线与正在验证的天线模块对齐，以避免任何测量的不准确。

在下篇文章中，我们将探讨影响OTA 测试箱和测量决策的关键概念。您也可以点击视频观看网络研讨会的回放。

编辑：jq

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