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艾克赛普5G毫米波无线 (OTA) 验证解决方案

更新时间:2024-06-03      点击次数:90

5G毫米波OTA验证参考架构:

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1、将5G毫米波OTA测试速度从几小时缩短至几分钟

2、验证模块天线(AiM)器件和各种参考设计孔径尺寸

3、确定3D中的CW和高带宽5G调制性能

4、改善测量结果并最大限度地减少OTA测量不确定性

5、设置集成TX/RX工作台,无需外部开关


一、 准确且更快的OTA验证

在消声室中严格控制的射频环境中对5G波束成形设备进行详细的3D空中空间扫描可能是一项非常耗时且昂贵的任务。

典型的移动停止测量、逐点、软件控制的测试系统具有可在两个独立轴(方位角和仰角)上旋转的定位器,每秒仅产生少量射频测量结果。然而,工程师需要通过扫描空间中数百甚至数千个点来测量和验证天线性能。3D采样网格越细(测量点之间的距离越小),测试次数越多,但测量不确定度越低。相反,过于稀疏的3D网格可以提供更快的结果,但会引入显着的测量误差。

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二、连续运动可快速获得3D结果

为了帮助负责波束成形设备验证的工程师在不影响精度的情况下缩短测试时间,开发了5G毫米波OTA验证参考架构。

毫米波OTA验证参考架构集成了NI的实时运动控制、数据采集以及PXI触发和同步,可与瞬时跨越3D空间,同时RF引擎进行快速测量。

这消除了从一个点到另一个点离散移动所浪费的时间。因此,可以在很短的时间内执行数千个点的3D空间扫描,同时减少测量的不确定性和误差。

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三、CW和5GNR调制测量

毫米波VST是OTA验证参考架构核心的射频仪器,它使用窄带CW信号来确定辐射方向图、最大方向性坐标、波束。

由于其⾼瞬时带宽,mmWave VST可以生成和分析5GNR信号,为用户提供有关CHP、ACLR、OBW和SEM的详细3D信息。

软件支持快速、即时解调5G NR信号,以呈现设备误差矢量幅度 (EVM) 的完整3D图像。

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四、超快速CHP、ACLR、EVM、SEM 3D结果

得益于先进的测量算法和多线程处理方法,mmWave OTA验证参考架构在完成3D扫描后仅几秒钟即可完成数千个点的 CHP、ACLR、OBW、EVM和SEM计算。

可以快速了解其设备在⾼带宽信号下的空间性能。

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五、在同一室内通过DFF和IFF (CATR)测量验证小型和大型波束形成设备

仅具有几个元件且天线孔径低于5厘米的模块天线(AiM) 设备受益于直接远场(DFF)方法,该方法可保留链路预算并有助于确保以更⾼的信噪比进行测试。

然而,测试具有大量天线元件和5厘米以上天线孔径的系统级设计需要采用间接远场(IFF)方法,该方法可产生相位和幅度变化最小的⾼质量静区(QZ),遵循IFF测试的 3GPP规范。

得益于优质的毫米波反射器和智能测试室设计,5G毫米波OTA验证参考架构可在同一测试室中提供DFF和IFF测试。通过使用DFF方法验证天线模块,工程师可以降低成本和复杂性,并更轻松地完成产品设计周期。他们还可在IFF配置中重复使用相同的测试台来验证系统级设计 ‑无需额外的大型电波暗室。

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模块内天线测试

利用直接远场(DFF)配置获得更大的链路预算和SNR

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系统级测试

在同一室中验证具有间接远场配置的大型设备。通过单一设置简化OTA实验室。


六、5G毫米波OTA验证架构

在顶层,OTA软件应用程序充当配置控制驾驶舱,用于设置空间扫描的参数(频率、功率、路径损耗校准、偏振、角分辨率)。

它还使用户能够以方位角和仰角切割、3D模式、极坐标图和热图的形式可视化扫描结果。

用于创建特定的代码模块以及易于使用且易于遵循的TestStand示例序列,可自动执行广泛的OTA测试和结果报告,而无需编写测试软件。

在硬件层面,毫米波矢量信号收发器(VST)充当⾼带宽波形室产生快速、平稳的运动,并且测量结果与空间中的精确坐标相对应。

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七、使用毫米波 VST 进行IF-RF和RF-RF测量

PXI毫米波VST将毫米波矢量信号发生器(VSG)和矢量信号分析仪 (VSA)组合到一个模块中。该PXI仪器使用覆盖5G频率范围2(FR2)频段的外部毫米波头。这些头放置在消声室旁边,以最大限度地减少通过电缆的信号损失。此外,每个毫米波头都有两个双向(TX/RX)RF端口,可提供⾼达17dBm的功率。

毫米波 VST 还具有校准的中频端口(IF:5‑21 GHz),为上变频/下变频 IF 提供测试覆盖范围。

具有双向端口的毫米波头

通过17 dBm输出功率和短电缆长度改善功率预算

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IF至RF波束形成器的设置:

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RF至RF波束形成器的设置:

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八、用于TX和RX测试的内置开关

5G毫米波OTA验证参考架构利用连接到毫米波 VST 的毫米波头的双向双端口设计。这样,用户就不必更改另一个好处是,用户可以避免外部开关配置,从而消除额外的测量不确定性和设置复杂性。

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九、使用 OTA 验证软件实现流畅的工作流程

毫米波 OTA 验证软件可帮助工程师快速配置广泛的空间扫描,以表征其设备的天线模式,同时生成、可视化、存储或分发详细的验证,将其一些组件合并到现有的测试框架中或使用单独的组件作为独立的实用程序。

以下步骤描述了更快地获得准确 OTA 测量的工作流程:

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十、OTA 结果可视化和分析

可以使用 mmWave OTA 测试可视化工具来调用不同的结果可视化并分析特定于天线的测量和模式。

毫米波 OTA 测试可视化工具以逗号分隔值(CSV)文件的形式接收测量结果,并显示数据:

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十一、解决方案服务

实施可靠的毫米波 OTA 验证测试设置可能是一项非常复杂的任务,存在多种风险因素。一些更常见的问题包括由于机械放置室反射和系统校准引起的测量不确定性。

毫米波 OTA 验证参考架构,帮助用户实现 OTA 测试目标。无论 OTA 挑战是简单还是复杂,您都可以通过NI OTA 测试设置安装、培训、技术支持、咨询和集成以及硬件服务来最大限度地提⾼生产力并降低成本。

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