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用于毫米波5G基礎(chǔ)設(shè)施的波束成型器前端和上下變頻芯片

2021-11-18
來源:Tektronix
關(guān)鍵詞: 5G 變頻芯片 毫米波設(shè)備

  

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  5G發(fā)展勢頭強勁,,5G毫米波(mmWave)頻段提供了豐富的頻譜,,以支持極高的容量、高吞吐量,、低時延及數(shù)量不斷上升的5G毫米波設(shè)備,,包括手機、筆記本電腦等等,。

  然而,,在網(wǎng)絡(luò)速度、帶寬和同步方面,,最新5G網(wǎng)絡(luò)對測試和表征的需求要比上一代網(wǎng)絡(luò)呈指數(shù)級提高,。這要求測試新技術(shù)和新器件,包括多輸入多輸出(MIMO)天線陣列,,高GHz毫米波頻率信號測試和生成,。

  我們經(jīng)常會遇到如下兩個痛點:

  測試混合信號:待測(DUT)包含RF信號、數(shù)字信號和模擬信號等需要測試的信號,,必須設(shè)置多個測試環(huán)境,,購買全部不同的設(shè)備需要一大筆錢,支出相當可觀,。

  MIMO/帶寬:不能使用過去測試4G信號使用的頻譜分析儀,,5G信號帶寬更寬,并且需要同時測試不止一條以上的通道,。

  

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  圖1. 5G SignalVu軟件測量:ACPR,、SEM、EVM和功率

  波束成型是怎么引入的呢,?我們經(jīng)常聽到波束成型器賦能5G毫米波,,這并不是炒作。波束管理在毫米波通信中是一種決定性特性,,將在5G無線設(shè)計的未來發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用,。從本質(zhì)上看,想讓5G毫米波對用戶發(fā)揮效用,,波束成型是必備的功能,。

  

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  圖2. 5G毫米波波束成型器,用于4x4 MIMO雙極化基站(Renesas Electronics),。

  波束成型采用多架天線在略微不同的時間廣播相同的信號,,讓我們可以通過更具方向性的連接將無線信號聚焦到指定的接收設(shè)備,從而使得通信的速度更快,,質(zhì)量更高,,可靠性更強。波束成型器是系統(tǒng)的核心,,因為它驅(qū)動每個天線陣列,,通常加在一起會有512架天線和1,024個天線單元,。由于每個無線單元中有這么多貼片天線或天線元,所以優(yōu)化整體性能,、功耗和每個無線單元的成本非常重要,。

  

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  圖3. 波束成型器MIMO OTA測試設(shè)置(左),包括RF功率測量(右上)和相位匹配(右下),。

  由于這么大的單元數(shù)目,,所以波束成型器設(shè)計的每個方面都至關(guān)重要。功耗會乘512,,任何不理想或單元間不匹配也會放大,。您需要單元間良好的RMS相位誤差,操控波束時在相位和增益間需要良好正交,,否則邊帶電平會提高,,進而危及整體系統(tǒng)性能。所有這一切,,都使得波束成型器成為5G毫米波無線設(shè)計至關(guān)重要的組成部分,。

  然而,在測試波束成型的所有方面時,,要求的工時數(shù)量和設(shè)備時間數(shù)量都面臨著挑戰(zhàn)。有許多設(shè)備,,有許多參數(shù)和單元組合,,您必需小心各種單元之間的耦合。從干擾到阻塞和等效全向輻射功率(EIRP),,必須從整個天線區(qū)域的方面進行測量,,因此傳導(dǎo)測量變得異常重要,空中(OTA)測量也就變得至關(guān)重要,。

  然后呢,?我們需要更多更寬的帶寬。我們已經(jīng)推進5G至極高的頻率和很高的瞬時帶寬的邊界,,下一步6G是優(yōu)化現(xiàn)有資源,,讓科技更環(huán)保,更好地利用有限的頻譜,。

  您可以了解泰克5G測試和校準解決方案是怎樣為無線技術(shù)優(yōu)化的,,也可以觀看我們的幻燈片演示5G空中測量。




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