5G通信系統(tǒng)從最開始就提出了更快,、更高,、更強(qiáng)的口號（哎，這不正是著名的奧林匹克格言嗎,？）,，從1G到5G甚至到未來的通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師們正是秉承著這個理想,，來設(shè)計(jì)并升級一代一代的通信系統(tǒng),。

　　5G更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信能力以及更豐富的連接場景的設(shè)計(jì)目標(biāo)，如家庭影院,、4K甚至8K的高清電影,、VR、遠(yuǎn)程醫(yī)療,、車聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用被各種腦洞,，暢想YY（   給大眾用戶“洗腦”十分必要，畢竟未來的投資要靠這些人收回來）,。

　　要滿足這些設(shè)計(jì)目標(biāo),，沒點(diǎn)創(chuàng)新怎么能行？于是,，Massive MIMO,、毫米波等新技術(shù)名詞一度成為熱搜名詞,。但也有人說，當(dāng)3GPP決定5G NR繼續(xù)使用OFDM技術(shù)的那一刻,，相比4G而言,，5G其實(shí)沒有顛覆性的技術(shù)，而毫米波差不多成了5G最大的“新意”,。

　　根據(jù)3GPP 38.101協(xié)議的規(guī)定,，5G NR主要使用兩個頻段:FR1 和FR2：FR1（450MHz-6GHz），即通常所說的Sub 6GHz,；FR2（24.25GHz-52.6GHz）,，即通常所說的5G毫米波頻段。FR1上即將發(fā)生的演變被很多人認(rèn)為是對當(dāng)前4G系統(tǒng)的演進(jìn),，而對毫米波的拓展才是當(dāng)前5G通信系統(tǒng)最大的新點(diǎn)和難點(diǎn),，因?yàn)榫退闶荕assive MIMO這項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)也更多地是為了補(bǔ)充毫米波頻段本身的缺陷,。

　　在美國,，當(dāng)前主要的運(yùn)營商還以發(fā)展毫米波5G為主,，用于補(bǔ)充偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶接入。在中國，雖然優(yōu)先部署和發(fā)展Sub 6GHz 的5G系統(tǒng),，但到2019年這個即將商用的時間點(diǎn),，運(yùn)營商們也開始逐步將眼光投射到毫米波頻段,，用以實(shí)現(xiàn)5G通信系統(tǒng)的強(qiáng)大指標(biāo),。

　　這不，就在不久前,，工信部已經(jīng)給中國移動香港發(fā)了頻段為26GHz-28GHz之間的毫米波牌照,。除此之外，香港電訊和數(shù)碼通也同樣分別獲得了該頻段內(nèi)的400MHz的帶寬,。

　　01

　　什么是毫米波

　　毫米波（millimeter Wave）：波長在1-10mm的電磁波稱為毫米波,，處于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長范圍，因而兼具兩種波普的特點(diǎn),。毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的擴(kuò)展,。

　　02

　　為什么要擴(kuò)展到毫米波

　　簡單來說，應(yīng)用驅(qū)動需求,。很多年以前,，無線通信應(yīng)用不像現(xiàn)在這般擁擠繁榮。30GHz以內(nèi)的頻譜足夠應(yīng)付各種應(yīng)用,，而我們所熟悉的移動通信系統(tǒng)更是基本集中在6GHz以下的優(yōu)質(zhì)頻譜上,。不過經(jīng)過多年的發(fā)展，6GHz以內(nèi)的優(yōu)質(zhì)頻譜資源已經(jīng)基本擠不下任何東西了,，無論如何折騰（淘汰過往的應(yīng)用,、采用認(rèn)知無線電技術(shù)來復(fù)用頻譜等），移動通信系統(tǒng)的頻譜資源短缺和沖突依然是最為嚴(yán)峻的問題?，F(xiàn)在要開發(fā)新的5G系統(tǒng),，僅僅靠部分運(yùn)營商騰出一些2G時代的少量頻譜資源怎么夠。直到有一天,，有人突然發(fā)現(xiàn),，那不是還有一大片毫米波頻段么！毫米波頻段就像一塊未開發(fā)的處女地,，一片新大陸,，為移動用戶和運(yùn)營商提供了大量的可用頻譜資源。

　　03

　　毫米波的優(yōu)點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)1

　　極大的帶寬,。通常認(rèn)為毫米波頻率范圍是26.5GHz-300GHz,，帶寬高達(dá)273.5GHz，超過從直流到微波全部帶寬的10倍,。即使考慮大氣吸收因素,，毫米波段有很大一部分帶寬并不適合“居住”，使得毫米波段只有四個主要的可用窗口,，但這四個窗口的總帶寬也可達(dá)135GHz,。

　　優(yōu)點(diǎn)2

　　波束窄。在相同天線尺寸下,，毫米波的波束要比微波的波束窄的多,。例如一個12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18度,，而在94GHz波束寬度僅為1.8度,，因此毫米波往往被用于分辨更近的小目標(biāo)或者更為清晰的觀察目標(biāo)的細(xì)節(jié)。

　　優(yōu)點(diǎn)3

　　與激光相比,，傳播受氣候影響小很多,，因此可以認(rèn)為具有全天候特性。

　　優(yōu)點(diǎn)4

　　與微波相比,，毫米波元器件的尺寸要小很多,。因此更容易小型號。

　　04

　　這么一大片新大陸,，怎么現(xiàn)在才想起來搬過去

　　雖說毫米波頻段有以上的各種優(yōu)點(diǎn),，但要將其應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)，也有諸多難點(diǎn)：

　　難點(diǎn)1

　　毫米波的傳輸距離實(shí)在有限,，要用在大規(guī)模覆蓋上難度不小,，高密度部署的話成本也頗高，這也是目前很多運(yùn)營商比較頭疼的問題,。老師教導(dǎo)我們,，無線電波的頻率越高,，傳播距離越短。在理想的自由空間傳播條件下,，一個70GHz的毫米波傳播10米之后損耗高達(dá)89dB,；而在非理想的傳播條件下，傳播損耗更是大的多,。因此,，毫米波系統(tǒng)必須通過提高發(fā)射功率、提高天線增益,、提高接受靈敏度等各種方法來補(bǔ)償這么大的傳播損耗?，F(xiàn)在5G通信系統(tǒng)里引入了Massive MIMO大規(guī)模天線陣列技術(shù)等，也是為向毫米波頻段搬家修好道路,。

　　難點(diǎn)2

　　成本高,。過去毫米波器件/芯片一直用于軍事領(lǐng)域而無法大規(guī)模商用。但最近幾年,，通過使用SiGe,、GaAs、GaN,、InP等材料并結(jié)合新的生產(chǎn)工藝,，工作于毫米波段的芯片上已經(jīng)集成了小至幾十甚至幾納米的晶體管，大大降低了成本,。為毫米波的商業(yè)化應(yīng)用提供了可能,。

　　05

　　開發(fā)新大陸，你的器件/芯片都準(zhǔn)備好了么

　　雖然從技術(shù)理論層面上看,，Massive MIMO的引入,、大功率器件的規(guī)模生產(chǎn)能在一定程度上解決毫米波傳播距離受限的約束，不過要想達(dá)到預(yù)定的指標(biāo),，整個毫米波鏈路上的所有器件和芯片都必須完美配合,。每個器件/芯片各司其職，才能使整個系統(tǒng)最終達(dá)到預(yù)定指標(biāo),。

　　此外,，在成本指標(biāo)越來越嚴(yán)的要求下，您設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的毫米波器件和芯片的性能還有多少裕量也是一個值得考量的問題,。今天小編就專門就針對5G毫米波頻段的器件/芯片測試,，再為您梳理一遍~

　　5G通信鏈路上典型的毫米波芯片/器件等如下：放大器，濾波器,，混頻器,，傳輸線，天線等,。針對這一系列毫米波器件/組件,，我們可以總結(jié)出一系列通用的測試需求,，如下：

　　針對以上測試需求，Keysight 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)分析儀單機(jī)頻率覆蓋到67GHz,，提供諸如S參數(shù),、增益壓縮、交調(diào)測試,、脈沖激勵測試等一系列測試能力毫無壓力，是一臺真正意義上的毫米波器件/組件綜合測試系統(tǒng),。結(jié)合外部擴(kuò)頻頭,，還可提供1100GHz頻段的測試擴(kuò)展能力。

　　通用指標(biāo)測試

　　5G毫米波組件/器件的On Wafer測試+全參數(shù)測試

　　  DUT尺寸小,，需配合探針臺與儀表儀器進(jìn)行DUT測量

　　  DUT測試端口連接次數(shù)有限,，最好能進(jìn)行一次連接多參數(shù)測試

　　  校準(zhǔn)較為困難，耗時影響效率,，儀表的穩(wěn)定度一定要好,，且能多通道同時校準(zhǔn)！

　　      DUT沒有封裝,，要考慮散熱和屏蔽的問題,，因此要使用脈沖式的測試方法

　　以上所有On Wafer測試需求，Keysight的PNA網(wǎng)絡(luò)分析儀,，一臺儀表,，全部滿足！而針對非wafer級的全參數(shù)測試,，我們的PNA更是妥妥滿足您的測試需求~下圖是我們在On Wafer測試中進(jìn)行噪聲系數(shù)校準(zhǔn)的連接圖和校準(zhǔn)步驟~

　　如下是我們PNA-X N5290/91A的典型配置

　　▼▼▼

　　想了解On Wafer測試及全參數(shù)測試的更多內(nèi)容,？

　　（噪聲系數(shù)校準(zhǔn),、功率校準(zhǔn),、多通道校準(zhǔn)、

　　IDM測試,、增益壓縮測試,、脈沖測量等）

　　掃描下載測試圖解和步驟解析

　　當(dāng)然，對于放大器等芯片/器件,，除了通用測試指標(biāo)之外,，往往需要測試系統(tǒng)級的放大性能。因此,，下面我們還會介紹如毫米波放大器芯片的系統(tǒng)級測試方案,。

　　系統(tǒng)指標(biāo)測試

　　如之前所提，由于5G毫米波和超寬帶放大器依然處于起步階段,，為了驗(yàn)證和確保新型的功率放大器能夠滿足5G無線傳輸?shù)囊?，無論是器件廠商還是基站系統(tǒng)廠商都需要再調(diào)試和最終系統(tǒng)測試階段對產(chǎn)品進(jìn)行大量的射頻測試,，這一方面包括了去增益、噪聲系統(tǒng)等上述基于網(wǎng)絡(luò)分析儀的指標(biāo)測試,，第二類就是根據(jù)無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)對5G寬帶調(diào)制信號所要求的的矢量EVM和ACLR鄰道泄漏比等進(jìn)行測試,。

　　通過大量的實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，針對5G毫米波和超寬帶PA的EVM測試與傳統(tǒng)的3G,、4G有很大的不同,，主要原因是毫米波和超寬帶條件對儀表和附件所構(gòu)成的測試平臺的要求大大提高，由測試平臺所引入的失真和誤差會嚴(yán)重影響最終的測試結(jié)果,。

　　未經(jīng)校準(zhǔn)的超寬帶調(diào)制信號示例

　　上圖是采用Keysight M8190A+E8267D矢量信號源（最早于2015年創(chuàng)建的5G毫米波和超寬帶原型平臺）輸出的5G調(diào)制信號示例,，帶寬為4GHz，其物理層調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到了10-20Gbps,，是當(dāng)時業(yè)界通過儀表產(chǎn)生的最高帶寬的調(diào)制信號,。但從圖1中你可以看出，整個4GHz范圍不同頻率成分的幅度有很大波動,，遠(yuǎn)離中心頻率的頻率分量衰減很大,，呈現(xiàn)明顯的幅度不平坦。這些幅度衰減的頻率成分將使得其所在的子載波信噪比降低,，EVM下降,。如果這種信號用于PA或者基站的射頻測試，那將嚴(yán)重影響EVM測試的準(zhǔn)確度,。

　　所以針對5G毫米波和超寬帶PA射頻測試中非常關(guān)鍵的一點(diǎn)就是測試平臺本身必須具備寬帶校準(zhǔn)能力以確保在測試PA之前所有的儀表和附件所引入的失真和誤差達(dá)到最小,。

　　經(jīng)過Keysight系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)的寬帶信號

　　上圖是經(jīng)過Keysight系統(tǒng)校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)的寬帶信號的示例。校準(zhǔn)時將信號源以及驅(qū)動放大器的整體EVM控制在1%以內(nèi),，這樣再連接被測PA芯片進(jìn)行EVM測試時,，就能獲得比較理想的下過。