5G毫米波测试工程指南分析

图1.新5G架构组件的可能测试插入点(来源:NI)

图1仅显示了在规划5G设备测试方案时的一些可能测试点。基带收发仪使用正交调制IQ波形,对于此类波形,线性度、IQ信号校准和中频信号调理都是关键测试点。工程师需要能够使用高线性度测试设备,生成5G波形,并获得能够处理高带宽IQ波形的测试集。同样,通过上下变频将IF转换为毫米波的射频收发仪同样需要严格的测试。信号完整性、放大器效率、输出功率以及去除无用谐波和相位噪声假象都是可能需要考虑的测试指标。

其实,除了工作频率不同之外,上面重点介绍的信号链的几个方面与传统4G设备有很多共同之处。但是,提供5G功能必须用到波束形成器和前端模块(FEM)。

由于在毫米波频率下,传播损耗较高,因此波束成形的作用就显得更为重要。但是,使用毫米波频率有一个好处,即天线元件的尺寸可以大幅缩小,因此可以在相对较小的物理空间中安装大量元件,这样一来,波束成形就成为了提高天线增益的可行方法。通过将模拟移相器和数字电路相结合,基础设施设备可以将信号转向目标接收机,从而提高接收到的信号强度,扩大操作范围,并降低误码率(BER)。

测量方面的挑战在于如何通过这些基于IC的新波束成形组件和FEM来进行特性分析并获得出色性能。这些组件包括混频器、滤波器、功率放大器和低噪声放大器,要应对这一挑战,关键在于在维持能效的同时实现高带宽线性度。数字预失真(DPD)通常用于提高传输信号的线性度,但这要求测试设备能够生成和测量带宽五倍于所需值的信号,这远远高于4G测试系统的带宽要求。

发送和接收路径的互易性也需要进行测试。例如,功率放大器进行压缩区时,就会产生幅移和相移。此外,可变衰减器、可变增益放大器和移相器等射频组件的容差可能在通道之间产生不均等的相移,这可能会影响FEM的相位相干性。

用于5G的波束成形测试系统需要扫描宽频谱,并能够测试每条路径的最大线性输出和压缩行为。快速双向多端口开关测试解决方案是任何5G开发和生产测试环境的先决条件。

超快速毫米波OTA验证测试技术

工程师在研发新5G毫米波设备的时候,面临着严峻的测试挑战,即如何对设备空口(OTA)的波束形成性能进行特性分析。由于缺乏用于评估设备性能的传统连接器测试端口( connectorized test port),工程师需要在消声室中很谨慎地控制射频环境,并仔细地配置并执行3D空间扫描。因此,执行此类空间扫描非常耗时而且成本高昂。