Learn About Testing 5G

IQgig-5G mmWave Test Solution Accelerates Economies of Scale in Manufacturing.

Register for our Next Webinar

LitePoint presents a series of webinars packed with the information you need for the complexities of testing the newest wireless technologies.

Worldwide Support

Software downloads & technical, or hardware support when you need it.

Partner Portal

Get access to partner programs, insights, & expert information.

Innovators Wanted

Experts in Wireless, Driven to Revolutionize. View Open Positions.

Contact Us

Give us a call or send us a message, our sales team is here to help.

LitePoint 5G UWB Wi-Fi testing

Contact LitePoint Sales

Please provide your details below and LitePoint will be in touch within two business days.

由3GPP定义的直接远场(DFF )与 紧缩场(CATR) OTA 暗室测试方法之比较

By Khushboo Kalyani

April 29, 2021
OTA over-the-air (OTA) chamber testing

LitePoint Khushboo Kalyani是这个三部分博客系列的作者。在整个系列中,您将了解为什么在毫米波(mmWave)频率下进行OTA 测试至关重要,影响 OTA 测试暗室的关键概念、测量决策和 3GPP 定义的测试方法。

由3GPP定义的直接远场(DFF )与 紧缩场(CATR) OTA 暗室测试方法之比较

在之前的文章中, 我谈到了5G OTA 测试测量决策所涉及的一些关键概念,以及这些元素在确保 5G OTA 测量准确可靠性方面如何至关重要。今天,我们将探索目前较成熟的用户设备(UE)射频测试方法,包括直接远场 (DFF) 和间接远场 (IFF),后者也被称为紧缩场(CATR) 。

直接远场 DFF)测试方法

直接远场 (DFF) 测试方法使用相对简单的 OTA 暗室设计进行天线辐射模式测量。在此方法中,所测试的设备 (DUT) 位于暗室内, DUT 上的天线模块与测量喇叭天线的视距(LOS)对齐。

为了实现全面的天线阵列测量,DUT 通常被固定在通过软件控制的定位器上,该定位器可以在两个独立的轴(方位角和正面图)上旋转,以实现整个 3D 球体的量测。

正如我在以前的文章中讨论的那样,为了准确和可重复的测量,DUT将被固定在离测量喇叭天线一定条件下的远场距离位置(使用下面的 Fraunhofer 方程计算),这实际上规定并决定了 OTA 暗室的整体尺寸。

“R”表示远场距离足以使球形波近似为平面波

“D”表示天线模块尺寸

‘ƛ’表示波长

根据 3GPP TR 38.810,当DUT中天线模块的位置已经确定并且辐射天线孔径的尺寸 ≤为 5 厘米时,必须使用此测试方法。

DFF的挑战

虽然 DFF 测试方法易于实现,但是这种方法也存在局限性。 

首先也是最重要的是天线模块尺寸 D 大于 5cm,OTA 路径损失较高。正如已经讨论过的,远场距离与辐射天线孔径的尺寸成正比。因此,天线孔径越大,随着远场距离增加,OTA 路径损失越高。

二是天线模块尺寸 D 大于 5cm的固定设备成本较高。天线孔径尺寸的增加需要使用更大的暗室来提供适当的远场距离,从而增加设备的总体成本和占地面积。

第三,在多个 毫米波天线阵列的情况下,对 DUT 进行繁琐的重新定位。为了避免测量不确定性,DUT 上的天线模块必须与测量喇叭天线的孔径保持良好对位。因此,如果设备嵌入了多个天线模块,则需要分别定位,以准确表征每个毫米波天线模块的性能。

最后,在测量带有未知天线模块尺寸和位置的 DUT 时,复杂性和不确定性增加。在这种情况下,确定静区的正确大小,并有足够的偏移来容纳整个设备可能是具有挑战性的。此外,这还会导致更大的暗室尺寸和 OTA 路径损失。

间接远场(IFF)测试方法

间接远场 (IFF) 测试方法不受 DFF 测试方法的相关限制。该技术允许以比 DFF 方法短得多的距离测量大型天线阵列。

测试方法基于紧凑的天线测试装置(CATR),使用抛物面反射板创建远场环境,从而将从球形波转换成平面波送入馈送天线,以表征DUT天线。

在此方法中,反射器的大小和终端成品会影响测量的操作频率和精度 – 边缘锐利度限制低频范围,而表面粗糙度影响高频率。

与 DFF 不同,远场不是 DUT 和测量喇叭之间的距离,而是焦距:即馈送天线和抛物面反射板之间的距离。它使用以下方程进行计算:

R = 3.5 × 反射器尺寸= 3.5 × (2D)

例如,对于 D = 5 厘米,CATR 远场距离或焦距为 3.5 × 2 × 5 = 35 厘米,这允许以牺牲高精度抛物面反射板为代价建立更紧凑的 OTA 暗室。

该技术证明对在 DUT 上毫米波天线模块的尺寸和位置未知的设备上进行测量非常有利。这是因为巨大的静区可以覆盖 DUT 的整个外形,无需重新定位。此外,对于 D >=5cm 的设备,CATR 在比 DFF 暗室短得多的距离内创建远场环境,最大限度地减少 OTA 路径损耗,并确保更好的信噪比 (SNR)。

虽然,这项技术听起来很容易实现,但暗室的实际和抛物面反射板的精度成为实现目标的挑战。

DFF CATR 暗室之间进行选择

DFF 和 CATR 暗室之间的选择取决于 DUT功率等级和天线配置,并会显著影响 OTA 路径损失和测试成本。如下所示,对于特定频率,5cm 的孔径尺寸是分水岭,超过5cm, DFF 暗室中观测到的路径损失比 CATR 暗室中观测到的路径损失大得多。

这意味着 DFF OTA 暗室更适合小型手持产品,如手机或笔记本电脑,而 CATR 暗室更适合较大的天线阵列或 DUT 外形。

请访问我们的5G 页面,了解有关 LitePoint 的 5G OTA 测试和测量解决方案的更多信息,同时您也可以观看完整网络研讨会重播

Categories

Subscribe to the LitePoint Blog

Related Posts