球面近场测试系列

毫米波近场OTA快速测试系统,为卫星通信天线一站式测试提供解决方案

GTS-CH1900

毫米波天线/OTA快速测量系统

  • 设计理念:
    • 紧凑、轻便、易于拆装
  • 工作频段:
    • 26–40GHz
  • 功能特点:
    • 采用直接远场和远近场变换测量方法
    • 适用于5G基站、终端、汽车雷达、卫星通信等毫米波测试
  • 测试功能:
    • SISO测试TRP/TIS
    • MIMO 4×4吞吐率
    • 无源天线测试、Desense 测试、ICS、CA(2CC/3CC/4CC)
    • 抗扰度测试
  • 硬件参数:
    • 外尺寸 (L×W×H):2.74×1.62×2.06m
    • 门尺寸 (H×W):1.6×0.65m
    • 转台定位精度:±0.1°
    • 探头扫描精度:±0.1°
  • 软件特点:
    • 幅相校准、天线指标测量、毫米波OTA测量
    • 相控阵天线多波位快速测试(场源重构专利技术)
    • 快速、精确

毫米波天线运用

随着3GPP Release 16的陆续发布,毫米波相控阵天线技术除了在传统的汽车雷达及卫星通信天线上的应用之外,在5G通信中也将发挥越来越重要的作用。5G Sub-6G应用虽有覆盖区域广的优势,但依然无法满足未来5G典型应用场景的需求,如增强型移动宽带 (eMBB)、海量物联网连接 (mMTC) 和高可靠、低时延通信 (uRLLC) 等等。无论是在现有网络架构上对热点区域连接采用毫米波相控阵技术的非独立架构 (NSA) 以及在5G频段采用完全独立的架构 (SA),毫米波相控阵技术都已经不可避免,其测试需求和挑战成为不得不面对的问题。

5G NR设备及系统的测量挑战首先在于无线技术的革新,其中通信频率和天线技术改变是主要因素。无论是芯片、终端,还是基站测试都将面临新的问题。

毫米波主要测量方法

远场测量

远场测量(R≥2D2/λ,其中R=测试距离,D=被测件尺寸,λ=工作波长)是天线测量的基本方法,具有测量方案简单、测量结果准确的特点。

紧缩场测量

紧缩场测量方法是一种在近场距离内实现类似远场测量效果的直接测量法,利用弧形反射面将球面波转化为平面波,从而实现较小的空间内实现类似远场的效果。

近场测量

在辐射近场,通过基于模式理论的傅里叶展开可以较为准确地推出远场方向图,目前已大量应用于传统天线测量和OTA测量,可大大减小暗室尺寸。

创新解决方案

核心理论:近场测量 + 基于物理模型的场源重构

针对相控阵天线多波位测试,通用测试提出了在辐射近场基于物理模型的场源重构方法,可以在辐射近场区域通过采样点重构出源的特性,再由源的特性直接推出远场方向图。其核心理论场源重构(或者等效源方法)在近二十年已经充分研究并发展出多种等效单元重构源的方法,近几年来,其在近场测量中的应用日益受到重视。

基于物理模型的场源重构方法,在已知被测件信息的前提下,可利用近场采样数据逆向求得振元辐射特性,并以此推出其远场方向图。该方法的巨大优势在于其无需像传统近场、远场测量方法一样对每一种波位状态进行3D方向图测试,而只需对少量波位进行测试,可还原出被测件天线的特性,从而精确计算出任意波位状态的远场方向图,对于被测件多波位状态的测试,优势尤为明显。

场源重构示意图

CH1900 毫米波快速测量系统

CH1900是一款定位于5G毫米波设备研发和生产阶段的多功能快速测量系统,适用于各类采用相控阵天线技术被测件(芯片/终端/基站/汽车雷达/卫通天线等),拥有幅相校准、天线指标测量、射频指标测量等功能。CH1900在机械、射频部件、校准方法和测试方法上均围绕系统目标进行优化设计,实现小空间内对较大被测件的高精度测量。其小型化分体式设计可实现方便快速的运输与安装,适用于研发办公室和实验室等工作场所。

CH1900可通过一套射频开关单元分别连接VNA(或信号源及频谱分析仪)、雷达模拟器和无线综测仪,实现天线性能测量和射频一致性等测量,完整测试系统架构如图所示。上下行链路中包括低噪声放大电路,可以有效增加系统动态范围,典型值可达 60dB。

产品射频特性

适用范围广

芯片、终端、基站、雷达、卫通天线。

测试精度高

通过对机械精度、探头波束对称性和交叉极化、静区反射、校准方法的设计优化,提高采样数据的准确性,保证测试精度。

测试速度快

优化的球面波近远场变换算法可提升20%–50%的测量速度

测试功能全

天线性能测量;射频指标测量;幅相校准。

测试区域大(静区)

高增益窄波束探头天线和高性能EPP吸波材料及紧凑的机械结构设计确保了小空间内的较大可测试区,反射电平可低至-40dB。

测试方法多样

直接远场、球面波近远场变换、新型场源重构。

产品机械特性

结构紧凑

外尺寸2.74×1.62×2.06m,可拆分为三个含脚轮的独立部分,可进入写字楼最小客梯(典型空间 0.9×1.4×2m)可在工厂组装并校准后分别运输至现场进行安装,实现快速交付。

独立高精度转台和摇臂坐标系统

转台和摇臂的安装基准架作为整体进行高精度一体加工,保证了核心测试装置的机械精度和独立性,基本不受地面平整度、屏蔽体形变以及人工安装误差等因素的影响。

高精度直线驱动电机

采用直线驱动电机,体积小,精度高,优于0.01mm,比常规传动方式精度高一个数量级,满足毫米波段芯片、基站等相控阵天线的单元幅相校准要求。

CH1900测试软件

睿测无线通信OTA测试软件自动化测控软件由通用测试基于.NET Framework平台自主研发,完全遵循CTIA测量规范,并随规范的更新而实时升级。睿测无线通信OTA测试软件 具有适用范围广、功能配置灵活、测试过程流畅、运行稳定可靠和软件UI简洁友好等突出特点,全面支持“研发—预认证—认证—产线抽查”等各阶段测试需求。

  • 支持自由选择测试角度步长和测试配置。
  • 支持任意点测试数据的点击查看。
  • 软件集成系统校准功能,并支持丰富的测试过程防掉线、断点续连及异常 提示设置,有效提升测量的可靠性和 流畅性。
  • 测试原始数据和日志管理完善,测试 过程固化不可更改、可追溯。
  • 支持三维测试、可选平面的二维测试及单点测试验证。
  • 批处理功能支持建立任务列表,实现连续测试的无人值守。
  • 软件内置丰富模板,预设参数设置充分考虑不同仪表及平台的特性,操作简易,有效避免误 操作。
  • 三维数据显示软件提供方向图任意角度旋转浏览及切割功能,帮助研发工程师直观分析诊断 问题。