在上一篇文章中，我談到了5G OTA測試的測量決策中涉及的一些關(guān)鍵概念，以及這些要素如何對保證5G OTA測量的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。今天我們就來探討一下用戶設(shè)備(UE)相對成熟的射頻測試方法，包括直接遠(yuǎn)場(DFF)和間接遠(yuǎn)場(IFF)，后者也叫緊縮場(CATR)。

直接遠(yuǎn)場(DFF)測試方法

直接遠(yuǎn)場(DFF)測試方法使用相對簡單的OTA暗室設(shè)計(jì)來測量天線輻射圖。在這種方法中，被測設(shè)備(DUT)位于暗室中，DUT上的天線模塊與測量喇叭天線的視線(LOS)對齊。

為了實(shí)現(xiàn)全面的天線陣測量，通常將DUT固定在一個由軟件控制的定位器上，該定位器可以在兩個獨(dú)立的軸(方位角和仰角)上旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)整個三維球體的測量。

正如我在之前的文章中所討論的，為了精確和重復(fù)測量，DUT在一定條件下會固定在距離測量喇叭天線的遠(yuǎn)場距離處(用下面的夫瑯和費(fèi)方程計(jì)算)，這實(shí)際上定義和決定了OTA暗室的整體大小。

“R”表示遠(yuǎn)場距離足以使球面波近似為平面波。

“d”表示天線模塊的尺寸。

表示波長。

根據(jù)3GPP TR 38.810，當(dāng)天線模塊在DUT中的位置已經(jīng)確定并且輻射天線孔徑的尺寸≤ 5 cm時，必須使用該測試方法。

DFF的挑戰(zhàn)

雖然DFF測試法易于實(shí)施，但也有局限性。

首先也是最重要的，天線模塊尺寸D大于5cm，OTA路徑損耗高。如前所述，遠(yuǎn)場距離與輻射天線孔徑的大小成正比。所以天線口徑越大，隨著遠(yuǎn)場距離的增加，OTA路徑損耗越高。

第二，天線模塊尺寸D大于5cm的固定設(shè)備成本較高。天線口徑尺寸的增大需要使用更大的暗室來提供合適的遠(yuǎn)場距離，從而增加了設(shè)備的整體成本和占地面積。

第三，在多個毫米波天線陣列的情況下，以冗長的方式重新定位DUT。為了避免測量不確定性，DUT上的天線模塊必須與測量喇叭天線的孔徑保持良好對準(zhǔn)。因此，如果設(shè)備嵌入了多個天線模塊，則需要單獨(dú)定位，以準(zhǔn)確表征每個毫米波天線模塊的性能。

最后，當(dāng)測量未知天線模塊尺寸和位置的DUT時，復(fù)雜性和不確定性增加。在這種情況下，很難確定死區(qū)的正確大小，偏差足以容納整個設(shè)備。另外，這也會導(dǎo)致暗室尺寸更大，OTA路徑損耗更大。

間接遠(yuǎn)場(IFF)測試方法

間接遠(yuǎn)場(IFF)測試方法不受DFF測試方法的限制。這種技術(shù)允許在比DFF方法短得多的距離上測量大型天線陣列。

方法基于緊湊型天線測試裝置(CATR)，利用拋物面反射器產(chǎn)生遠(yuǎn)場環(huán)境，將球面波轉(zhuǎn)換為平面波，送入饋源天線表征DUT天線。

在這種方法中，反射器和最終產(chǎn)品的尺寸將影響工作頻率和測量精度-邊緣銳度限制低頻范圍，而表面粗糙度影響高頻。

與DFF不同，遠(yuǎn)場不是DUT和測量喇叭之間的距離，而是焦距:即饋電天線和拋物面反射器之間的距離。使用以下公式計(jì)算:

R = 3.5 ×反射器尺寸= 3.5 × (2D)

例如，對于D = 5 cm，CATR的遠(yuǎn)場距離或焦距為3.5 × 2 × 5 = 35 cm，這允許以犧牲高精度拋物面反射鏡為代價(jià)來建造更緊湊的OTA暗室。

該技術(shù)被證明非常有利于在DUT上測量毫米波天線模塊的未知尺寸和位置的設(shè)備。這是因?yàn)榫薮蟮乃绤^(qū)可以覆蓋DUT的整個形狀，而無需重新定位。此外，對于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)場環(huán)境，最大限度地降低OTA路徑損耗，保證更好的信噪比(SNR)。

雖然這項(xiàng)技術(shù)聽起來很容易實(shí)現(xiàn)，但暗室的真實(shí)性和拋物面反射器的準(zhǔn)確性成為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的挑戰(zhàn)。

選擇DFF或CATR暗房

DFF暗室和CATR暗室之間的選擇取決于DUT功率水平和天線配置，并將顯著影響OTA路徑損耗和測試成本。如下圖，對于特定的頻率，5cm的光圈大小是一個分水嶺。當(dāng)孔徑尺寸超過5厘米時，在DFF暗室中觀察到的路徑損耗比在CATR暗室中觀察到的要大得多。

作者:Khushboo Kalyani，翻譯校對:劉東

編輯:jq

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