為?服務?客戶，?全球?的?服務?運營?商?在?頻?譜?上?花費?了?幾?十億?美元。開發?新的?頻?譜?能夠?讓?服務?運營?商?容納?更多?用戶，?并?提供?更?高性能?的?移動?寬?帶?數據?體驗。?與?小?于6Ghz 的?頻?譜?相比，?毫米波?更加?豐富，?需要?的?許可?也?更少。目前?先進?的?硅?制造?工藝?大幅?降低?了?毫米波?設備?的?價格，?完全?可?用于?消費?電子?產品。?目前?影響?毫米波?應用?的?主要?問題?在于?這個?頻?譜?的?很多?方面?都沒?經過?研究，?需要?解答?技術?問題。

5G毫米波最新進展

11月1日，IMT-2020(5G)推進組（下稱“推進組”）5G試驗工作組組長徐菲在5G創新發展高峰論壇上表示，截至今年10月，華為完成了5G毫米波關鍵技術測試的功能、射頻和外場性能，華為海思芯片進行了5G毫米波關鍵技術的室內功能測試。參與5G毫米波測試的還有愛立信、中國信科、諾基亞貝爾、中興系統廠商，以及芯片公司高通、紫光展銳等。

目前中國正在分階段推進5G毫米波技術試驗工作計劃。據IMT-2020(5G)推進組消息，2019年8月-2019年12月，驗證5G毫米波關鍵技術和系統特性；2020年，計劃驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作，開展高低頻協同組網驗證；2020-2021年，計劃開展典型場景驗證。

5G毫米波面臨的測試挑戰

一直以來，人們都認為射頻工程是一項專業性非常強的技能，因為射頻技術并不總是如預期那樣工作，而射頻工程就是為了征服這一技術難題；而且隨著5G的出現以及5G所依賴的新通信架構方法的出現，射頻工程的重要性也在不斷凸顯。要想實現3GPP標準委員會規定的數據速率，需要采用漸進的方法，而不是對現有基礎設施進行迭代增強。

與4G相比，5G不僅引入了24-40 GHz的毫米波頻率，還同時也帶來了相應的挑戰——在已授權和未授權sub-6 GHz頻率范圍內多無線電接入技術系統如何實現頻譜共存？無論是開發新的5G智能手機、固定網絡網關還是基礎設施設備，在產品開發到最終生產測試過程中的所有階段，都需要部署可靠、穩定的測試方案，這一點非常重要。

 從技術角度來看，測試設備是否符合運營商和3GPP委員會規范至關重要，這需要測試多個不同的參數，例如調制質量、射頻放大器線性度、接收機信噪比、發射機效率等。由于使用毫米波來發射和接收信號，測試工程面臨著諸多新挑戰，比如通信時可能會遇到當前sub-6GHz蜂窩技術未曾遇到的一些傳播和信號路徑問題，而且在設計新組件和半導體器件也會碰到許多新難題。

圖1.新5G架構組件的可能測試插入點（來源：NI）

 圖1僅顯示了在規劃5G設備測試方案時的一些可能測試點?；鶐瞻l儀使用正交調制IQ波形，對于此類波形，線性度、IQ信號校準和中頻信號調理都是關鍵測試點。工程師需要能夠使用高線性度測試設備，生成5G波形，并獲得能夠處理高帶寬IQ波形的測試集。同樣，通過上下變頻將IF轉換為毫米波的射頻收發儀同樣需要嚴格的測試。信號完整性、放大器效率、輸出功率以及去除無用諧波和相位噪聲假象都是可能需要考慮的測試指標。

其實，除了工作頻率不同之外，上面重點介紹的信號鏈的幾個方面與傳統4G設備有很多共同之處。但是，提供5G功能必須用到波束形成器和前端模塊(FEM)。

由于在毫米波頻率下，傳播損耗較高，因此波束成形的作用就顯得更為重要。但是，使用毫米波頻率有一個好處，即天線元件的尺寸可以大幅縮小，因此可以在相對較小的物理空間中安裝大量元件，這樣一來，波束成形就成為了提高天線增益的可行方法。通過將模擬移相器和數字電路相結合，基礎設施設備可以將信號轉向目標接收機，從而提高接收到的信號強度，擴大操作范圍，并降低誤碼率(BER)。

測量方面的挑戰在于如何通過這些基于IC的新波束成形組件和FEM來進行特性分析并獲得出色性能。這些組件包括混頻器、濾波器、功率放大器和低噪聲放大器，要應對這一挑戰，關鍵在于在維持能效的同時實現高帶寬線性度。數字預失真(DPD)通常用于提高傳輸信號的線性度，但這要求測試設備能夠生成和測量帶寬五倍于所需值的信號，這遠遠高于4G測試系統的帶寬要求。

發送和接收路徑的互易性也需要進行測試。例如，功率放大器進行壓縮區時，就會產生幅移和相移。此外，可變衰減器、可變增益放大器和移相器等射頻組件的容差可能在通道之間產生不均等的相移，這可能會影響FEM的相位相干性。

用于5G的波束成形測試系統需要掃描寬頻譜，并能夠測試每條路徑的最大線性輸出和壓縮行為。快速雙向多端口開關測試解決方案是任何5G開發和生產測試環境的先決條件。

超?快速?毫米波?OTA?驗證?測試技術

 工程?師?在?研發?新?5G?毫米波?設備?的?時候，?面臨?著?嚴峻?的?測試?挑戰，?即?如何?對?設備?空?口?(OTA)?的?波束?形成?性能?進行?特性?分析。?由于?缺乏?用于?評估?設備?性能?的?傳統?連接?器?測試?端?口?( connectorized test port)，?工程?師?需要?在?消聲?室?中?很?謹慎?地?控制?射頻?環境，?并?仔細?地?配置?并?執行?3D?空間?掃描。?因此，?執行?此類?空間?掃描?非常?耗?時?而且?成本?高昂。

用于?毫米波?OTA?驗證?的?測試?解決?方案?必須?滿足?以下?要求：

• 提供?具有?成本?效益、?無?噪聲?且?控制?精準?的?OTA?測試?環境
• 向?工程?師?快速?提供?詳細?的?測量?結果?和?曲線
• 通過?適當的?系統?校準?降低?OTA?測量?不?確定性
• 簡化?配置?和?執行?全面?的?自動?化?OTA?測試?序列?的?過程

毫米波OTA驗證測試參考架構

• 通過?連續?掃描?3D?空間，?將?OTA?測試?時間?從?數?小時?縮短?至?幾?分鐘，?并?使用PXI?平臺實現?DUT?定位?器?與?射頻?生成?和?分析?引擎?的?緊密?同步。
• 借助?無?噪聲?的?射頻?消音?室?和?經過?適當?特性?分析?的?靜?區，?獲得?可靠?的?OTA?測量?數據。
• 借助?毫米波矢量?信號?收?發儀來?驗證?AiP DUT?的?高?帶?寬?波束?形成?性能，?該收?發?儀?支持?所有?3GPP?信道?帶?寬?和?符合?5G?標準?的?波形。
• 利用?NI?的?毫米波?OTA?驗證?測試?軟件，?輕松?配置?各種?空間?掃描，?以?對?DUT?天線?方向?圖?進行?特性?分析，?同時?可?快速?生成、?查看、?存儲?或?分配?詳細?的?參數?結果。

?縮短?5G?毫米波?OT測試?時間

與?傳統?的?點對點?軟件?控制?測試?系統?相比，?NI?的?毫米波?OTA?驗證?測試?參考?架構?可在?24 GHz?到?44 GHz?的?5G?毫米波?頻?段?內?快速?掃描?OTA?空間，?幫助?用戶?顯著?縮短?AiP?器件?的?OTA?射頻?驗證?測試?時間。?這?一?全新?的?參考?架構?使得?正在?研究?最新?5G AiP?器件?的?特性?分析?和?驗證?工程?師?能夠?利用?更寬、?更?復雜?的?5G?新?空?口?信號?研究?其?器件?的?波束?成形?性能，?同時?縮短?開發?周期。?NI?的?快速?OTA?測試?方法?可?幫助?工程?師?使用?更?密集?的?空間?網?格?并?獲得?更?精細?的?3D?空間?分辨?率，?同時?維持?較?短?的?測試?時間。?此外，?借助?NI?的?毫米波?OTA?驗證?測試?軟件，?驗證?工程?師?可以?在?生成、?可?視?化、?存儲?或?發布?詳細?的?參數?結果?時?快速?配置?這些?空間?掃描，?以?分析?其?器件?的?天線?方向?圖?特性。

NI?一直?以來?致力?于?不斷?擴大?5G?毫米波?器件?的?測試?范圍，?同時?幫助?用戶?降低?測試?成本?和?縮短?上市?時間，?NI?毫米波?OTA?驗證?測試?參考?架構?解決?方案?完善?了?NI?模?塊?化?儀器?產品?系列?和?測量?軟件，?可?對?最新?的?Sub-6 GHz?至?毫米波?的?最新?5G RFIC?器件?進行?特性?分析?和?驗證。

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