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探索目前較成熟的用戶(hù)設(shè)備(UE)射頻測(cè)試方法

MEMS ? 來(lái)源:萊特波特LitePoint ? 作者:Khushboo Kalyani ? 2021-08-13 17:07 ? 次閱讀
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在之前的文章中, 我談到了5G OTA 測(cè)試測(cè)量決策所涉及的一些關(guān)鍵概念,以及這些元素在確保 5G OTA 測(cè)量準(zhǔn)確可靠性方面如何至關(guān)重要。今天,我們將探索目前較成熟的用戶(hù)設(shè)備(UE)射頻測(cè)試方法,包括直接遠(yuǎn)場(chǎng) (DFF) 和間接遠(yuǎn)場(chǎng) (IFF),后者也被稱(chēng)為緊縮場(chǎng)(CATR) 。

直接遠(yuǎn)場(chǎng) (DFF)測(cè)試方法

直接遠(yuǎn)場(chǎng) (DFF) 測(cè)試方法使用相對(duì)簡(jiǎn)單的 OTA 暗室設(shè)計(jì)進(jìn)行天線(xiàn)輻射模式測(cè)量。在此方法中,所測(cè)試的設(shè)備 (DUT) 位于暗室內(nèi),DUT 上的天線(xiàn)模塊與測(cè)量喇叭天線(xiàn)的視距(LOS)對(duì)齊。

為了實(shí)現(xiàn)全面的天線(xiàn)陣列測(cè)量,DUT 通常被固定在通過(guò)軟件控制的定位器上,該定位器可以在兩個(gè)獨(dú)立的軸(方位角和正面圖)上旋轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)整個(gè) 3D 球體的量測(cè)。

正如我在以前的文章中討論的那樣,為了準(zhǔn)確和可重復(fù)的測(cè)量,DUT 將被固定在離測(cè)量喇叭天線(xiàn)一定條件下的遠(yuǎn)場(chǎng)距離位置(使用下面的 Fraunhofer 方程計(jì)算),這實(shí)際上規(guī)定并決定了 OTA 暗室的整體尺寸。

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“R”表示遠(yuǎn)場(chǎng)距離足以使球形波近似為平面波

“D”表示天線(xiàn)模塊尺寸

‘?’表示波長(zhǎng)

根據(jù) 3GPP TR 38.810,當(dāng)DUT中天線(xiàn)模塊的位置已經(jīng)確定并且輻射天線(xiàn)孔徑的尺寸 ≤為 5 厘米時(shí),必須使用此測(cè)試方法。

DFF的挑戰(zhàn)

雖然 DFF 測(cè)試方法易于實(shí)現(xiàn),但是這種方法也存在局限性。

首先也是最重要的是天線(xiàn)模塊尺寸 D 大于 5cm ,OTA 路徑損失較高。正如已經(jīng)討論過(guò)的,遠(yuǎn)場(chǎng)距離與輻射天線(xiàn)孔徑的尺寸成正比。因此,天線(xiàn)孔徑越大,隨著遠(yuǎn)場(chǎng)距離增加,OTA 路徑損失越高。

二是天線(xiàn)模塊尺寸 D 大于 5cm的固定設(shè)備成本較高。天線(xiàn)孔徑尺寸的增加需要使用更大的暗室來(lái)提供適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)場(chǎng)距離,從而增加設(shè)備的總體成本和占地面積。

第三,在多個(gè)毫米波天線(xiàn)陣列的情況下,對(duì) DUT 進(jìn)行繁瑣的重新定位。為了避免測(cè)量不確定性,DUT 上的天線(xiàn)模塊必須與測(cè)量喇叭天線(xiàn)的孔徑保持良好對(duì)位。因此,如果設(shè)備嵌入了多個(gè)天線(xiàn)模塊,則需要分別定位,以準(zhǔn)確表征每個(gè)毫米波天線(xiàn)模塊的性能。

最后,在測(cè)量帶有未知天線(xiàn)模塊尺寸和位置的 DUT 時(shí),復(fù)雜性和不確定性增加。在這種情況下,確定靜區(qū)的正確大小,并有足夠的偏移來(lái)容納整個(gè)設(shè)備可能是具有挑戰(zhàn)性的。此外,這還會(huì)導(dǎo)致更大的暗室尺寸和 OTA 路徑損失。

間接遠(yuǎn)場(chǎng)(IFF)測(cè)試方法

間接遠(yuǎn)場(chǎng) (IFF) 測(cè)試方法不受 DFF 測(cè)試方法的相關(guān)限制。該技術(shù)允許以比 DFF 方法短得多的距離測(cè)量大型天線(xiàn)陣列。

測(cè)試方法基于緊湊的天線(xiàn)測(cè)試裝置(CATR),使用拋物面反射板創(chuàng)建遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)境,從而將從球形波轉(zhuǎn)換成平面波送入饋送天線(xiàn),以表征DUT天線(xiàn)。

在此方法中,反射器的大小和終端成品會(huì)影響測(cè)量的操作頻率和精度 - 邊緣銳利度限制低頻范圍,而表面粗糙度影響高頻率。

與 DFF 不同,遠(yuǎn)場(chǎng)不是 DUT 和測(cè)量喇叭之間的距離,而是焦距:即饋送天線(xiàn)和拋物面反射板之間的距離。它使用以下方程進(jìn)行計(jì)算:

R = 3.5 × 反射器尺寸= 3.5 × (2D)

例如,對(duì)于 D = 5 厘米,CATR 遠(yuǎn)場(chǎng)距離或焦距為 3.5 × 2 × 5 = 35 厘米,這允許以犧牲高精度拋物面反射板為代價(jià)建立更緊湊的 OTA 暗室。

該技術(shù)證明對(duì)在 DUT 上毫米波天線(xiàn)模塊的尺寸和位置未知的設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量非常有利。這是因?yàn)榫薮蟮撵o區(qū)可以覆蓋 DUT 的整個(gè)外形,無(wú)需重新定位。此外,對(duì)于 D 》=5cm 的設(shè)備,CATR 在比 DFF 暗室短得多的距離內(nèi)創(chuàng)建遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)境,最大限度地減少 OTA 路徑損耗,并確保更好的信噪比 (SNR)。

雖然,這項(xiàng)技術(shù)聽(tīng)起來(lái)很容易實(shí)現(xiàn),但暗室的實(shí)際和拋物面反射板的精度成為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的挑戰(zhàn)。

在 DFF 或 CATR 暗室之間進(jìn)行選擇

DFF 和 CATR 暗室之間的選擇取決于 DUT功率等級(jí)和天線(xiàn)配置,并會(huì)顯著影響 OTA 路徑損失和測(cè)試成本。如下所示,對(duì)于特定頻率,5cm 的孔徑尺寸是分水嶺,超過(guò)5cm, DFF 暗室中觀測(cè)到的路徑損失比 CATR 暗室中觀測(cè)到的路徑損失大得多。

本文作者:Khushboo Kalyani, 翻譯校稿:劉冬

編輯:jq

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原文標(biāo)題:由3GPP定義的直接遠(yuǎn)場(chǎng)(DFF )與 緊縮場(chǎng)(CATR) OTA 暗室測(cè)試方法之比較

文章出處:【微信號(hào):MEMSensor,微信公眾號(hào):MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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