毫米波OTA測(cè)試漫談

一.   毫米波概述

二.   毫米波在OTA測(cè)試中的測(cè)試場(chǎng)景

由于毫米波被測(cè)設(shè)備集成度高的特點(diǎn)，無(wú)法保留射頻傳導(dǎo)口，因此LTE以及之前普通的傳導(dǎo)測(cè)試方法將無(wú)法滿足毫米波的測(cè)試需求。

根據(jù)測(cè)試需求的難易程度，第一種為靜態(tài)測(cè)試，也就是鎖住被測(cè)設(shè)備的波束賦形能力，在靜態(tài)情況下完成各種測(cè)試指標(biāo)，如EIRP/EIS/TRP/TIS等。測(cè)試手段主要集中在直接遠(yuǎn)場(chǎng)、間接遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)，下一章節(jié)會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明。

在第一種測(cè)試場(chǎng)景下，需要考慮的主要測(cè)試特點(diǎn)為測(cè)試時(shí)間、測(cè)試精度、測(cè)試的簡(jiǎn)單便捷行。

第二種為動(dòng)態(tài)能力測(cè)試，也就是被測(cè)物處于被設(shè)置好的可控的測(cè)試環(huán)境下，對(duì)它的發(fā)射性能、接收性能、捕捉性能、快速切換性能進(jìn)行測(cè)試。換句話說(shuō)，也就是在實(shí)驗(yàn)室設(shè)置多種模擬現(xiàn)實(shí)使用情況的測(cè)試環(huán)境，對(duì)被測(cè)物進(jìn)行全面評(píng)估。

第三種測(cè)試場(chǎng)景：搭建同時(shí)可以評(píng)估基站和終端的雙向測(cè)試環(huán)境，引入模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境特點(diǎn)的可控的信道模型，來(lái)對(duì)整個(gè)上下行鏈路同時(shí)進(jìn)行評(píng)估。

為了實(shí)現(xiàn)以上三種測(cè)試場(chǎng)景，我們需要根據(jù)他們不同的特點(diǎn)，來(lái)選擇搭建靈活高效的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。同時(shí)要考慮測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜度、穩(wěn)定性、兼容性、設(shè)備利用率、維護(hù)難易等特點(diǎn)。ETS-Lindgren在OTA測(cè)試領(lǐng)域多年的深耕以及深厚的技術(shù)儲(chǔ)備，積攢了大量的實(shí)際測(cè)試經(jīng)驗(yàn)和具備測(cè)試先進(jìn)性探索能力。我們呼吁測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)該全面考慮測(cè)試環(huán)境的可實(shí)現(xiàn)性、低系統(tǒng)不確定度、高穩(wěn)定性、設(shè)備高利用率，以及維護(hù)成本可接受度等特點(diǎn)。從而避免陷入搭建一套系統(tǒng)滿足所有測(cè)試需求的不科學(xué)認(rèn)知。

三.   暗室測(cè)試方法

目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定義的5G 毫米波OTA測(cè)試方法有：直接遠(yuǎn)場(chǎng)(DirectFar Field, DFF)、間接遠(yuǎn)場(chǎng)(Indirect Far Field, IFF)、近場(chǎng)轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)場(chǎng)(Near Field To Far-field, NFTF)。

測(cè)試方法定義根據(jù)測(cè)量距離區(qū)分。在傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)電波暗室中，根據(jù)22.5度相位原則，最小遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離R 需要基于遠(yuǎn)場(chǎng)公式計(jì)算：，其中D 為待測(cè)物(DeviceUnder Test, DUT)輻射部分的最小直徑大小。在不同天線尺寸和頻率的近/遠(yuǎn)場(chǎng)邊界如下：

直接遠(yuǎn)場(chǎng)(DirectFar Field, DFF) 測(cè)試測(cè)試方法距離滿足。使用直接遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，DUT和測(cè)量天線不受耦合影響，理論上是非常好的方法。但是從上表可以看到，當(dāng)DUT尺寸越大，要求的測(cè)量距離越遠(yuǎn)，損耗越大，測(cè)試難度越大，不確定性增加，造成暗室建造成本非常高。

Centre of beam measurement setup of UE RFcharacteristics

間接遠(yuǎn)場(chǎng)(Indirect Far Field, IFF) IFF一種方法是使用反射面實(shí)現(xiàn)球面波到平面波的轉(zhuǎn)換，這也叫緊縮場(chǎng)天線測(cè)試方法（Compact Antenna Test Range, CATR）.CATR不需要滿足遠(yuǎn)場(chǎng)距離（）就可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)場(chǎng)條件下的平面波，如下表所示。所以成本上來(lái)說(shuō)，相對(duì)直接遠(yuǎn)場(chǎng)減少很多。但是CATR測(cè)量精度主要由反射面天線、測(cè)量天線、暗室結(jié)構(gòu)等影響，設(shè)計(jì)要求高，難度大。

Near field/far field boundary for differentfrequencies and antenna sizes for a traditional far field anechoic chamber

Example of CATR path losses

IFF method 1 (CATR) measurement setup of UERF characteristic

Typical NFTF measurement setup of EIRP/TRPmeasurements

在近場(chǎng)測(cè)試時(shí)，由于被測(cè)天線(Antenna under Test，AUT)和測(cè)量天線(TestAntenna, TA) 距離近，所以AUT和TA之間有耦合，為了滿足測(cè)試結(jié)果高準(zhǔn)確度，需要高密度采樣，從而造成測(cè)試速度很慢。并且近場(chǎng)測(cè)試方法無(wú)法滿足EVM，BER，BLER， throuhput等指標(biāo)的測(cè)試。

四.    ETS產(chǎn)品介紹

隨著第五代(5G)移動(dòng)通信和毫米波的到來(lái)，以及自適應(yīng)天線系統(tǒng)(AAS)包括波束成形，波束追蹤等技術(shù)的應(yīng)用。作為RF、EMC、OTA測(cè)試和測(cè)量解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，ETS-Lindgren不僅可以提供各種類型暗室，同時(shí)也提供一體化的5G和毫米波測(cè)試方案。我們不僅是有深厚技術(shù)積淀的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，而且我們也有能力和我們的客戶一起合作，提供最佳的測(cè)試方案，并且可以針對(duì)其特定產(chǎn)品提供定制化測(cè)試方案。因此ETS-Lindgren提供的解決方案可以滿足通用和獨(dú)特的要求。我們已經(jīng)開發(fā)了以下指南將幫助您選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)化5G產(chǎn)品。如果您的要求不能從下面的系統(tǒng)之一得到滿足，ETS-Lindgren會(huì)討論您的測(cè)試需求，可以為您開發(fā)一個(gè)定制化的解決方案。下面是目前現(xiàn)有的產(chǎn)品簡(jiǎn)介及圖樣以供參考。