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首款5G手机热销的背后:需要攻破这些5G关键难关

2019-08-19 11:51
来源: 芯智讯

通过硬件定时的运动控制,加快测试速度

NI OTA参考解决方案实现了基于硬件的实时运动控制系统,可以更加快速地驱动DUT定位器,更加迅速地扫描空间网格,同时触发5G RF快速测量。这样可缩短测试时间,提高可重复性,并减少测量仪器和运动组件之间的非确定性关系。

NI毫米波OTA参考解决方案将实时运动控制与毫米波VST的宽带功能、高隔离度电波暗室、DUT 定位器以及RF透明热机箱(如果需要)集成在一起,可用于分析DUT的温度特性。

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图: NI毫米波OTA参考解决方案简图

快速执行后,测试定序器会为工程师提供测量结果,如EIRP、TRP、EVM、半功率带宽等。此外,工程师还可以利用各种可视化工具,例如一维切片分析、一维极坐标图、三维天线方向图、热图和最佳波束索引。

毫米波OTA参考解决方案的图形化用户界面提供了一种方法,能让客户使用许多不同测量参数、扫描参数和连接设置来配置执行。它还可以执行后处理算法,并以易于理解的报告形式显示测量结果。

RF暗室及其静区、校准天线和参考定位器在测试解决方案中都起着至关重要的作用。NI的这些元件均可提供出色的RF性能,快速平稳的运动,以及可靠且可重复的定位精度,而不会影响针对不同类型的DUT的定位灵活性。

过渡至批量5G设备生产

无论是研发阶段还是生产环节,5G新空口设备的宽前端模块、PA和其他RFIC在进行特性分析和验证时始终面临着一些挑战。每当谈及OTA测试解决方案,就不会不提到RF暗室,RF暗室已然成为OTA测试解决方案的必要组件。对于设计分析、验证、合规性和一致性测试,适当的RF暗室可提供安静的RF环境,确保设计满足所有性能和法规要求,并具有足够的裕量和可重复性。然而对于批量生产来说,传统的微波暗室会占用大量的生产空间,并增加资本支出。

为解决上述问题,市场上出现了具有 OTA 功能的 IC 测试插座(带有集成天线的小型RF外壳), 从而将半导体 OTA 测试功能小型化(如下图)。尽管测量天线距离 DUT IC 只有几厘米,但是对于每个天线元件的远场测量来说,这个距离已经足够。不过,小型测试插座存在反射问题,反射会妨碍整个天线阵列的波束成形测量,这种测量的远场距离一般是 10 厘米甚至更远。因此,工程师需要特定的DUT测试模式,使其能够单独访问每个元件,并能够创建可列表的测试序列,以便减少软件与DUT和测试仪器的交互作用,从而提高测试执行速度。

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图:用于多站点测试的RFIC OTA测试插座

即使采用小型RF外壳,工程师也面临着OTA链路预算有限而带来的测试挑战。例如,在28 GHz 时,DUT和天线之间仅仅10 cm的距离也会导致自由空间路径损耗超过30 dB(包括发射和接收天线的增益),而如果使用同等长度的同轴电缆,损耗仅为1 dB左右。对于接收机IP3测量,OTA方法要求测试仪器在发射天线处生成高出30 dB的输出功率,才能在DUT处获得同等水平的接收功率。这对于基于RF暗室的OTA配置来说可能是一个挑战,而对于位于1.5厘米远的OTA插座式解决方案而言,所需的传输功率要低得多。

另一种OTA测试方法是生产测试系统采用更长的RF机箱这里的测试挑战在于识别芯片和封装基板之间的连接是否断开或很弱,同时还要测量封装内天线的质量。

新的测试平台还必须能够应对目前5G设备对测试需求所提出的挑战,例尽管众多制造商仍在继续研究如何充分测试24至52GHz频段内的设备,但研究人员也在探索WLAN IEEE 802.11所定义的57至66GHz频段内的协议共存,以期不断突破频率和互操作性的局限性。

如上文所述,NI用于特性分析和验证任务的模块化测试平台可完全满足生产车间的测试需求,这要归功于其较小的占地面积、较低的成本以及自动化设计。该解决方案结合了数十个双向RF端口,可直接用于5G测试,并与高端台式仪器的宽带性能相匹配,同时每分钟可以测试更多设备。

对于外包半导体组装和测试公司而言,设计5G可扩展性并预测新生半导体技术变得至关重要。将测试技术更快地推向市场的最有效方式是设计一种模块化测试架构,通过内置的灵活性来优化初始测试功能或添加新测试功能,以满足未来需求,避免系统快速被淘汰。

NI将所有这些功能集成到单平台测试解决方案中,不仅可直接用于量产环境,而且还能够以经济高效的方式快速、可靠地进行5G测试,同时最大限度地降低费用和占地面积要求,从而让生产投资回报最大化。虽然专为实验室设计的大型毫米波测试仪器在尺寸和价格上不断增大,但NI将PXI 毫米波VST的强大功能和高性价比直接纳入到适用于量产的ATE中。

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图: 基于半导体测试系统的毫米波生产解决方案

如今开发周期正不断缩短,灵活且可扩展的测试系统对于 OTA 测试来说至关重要。为保证5G商用的快速落地,NI 将继续与行业领导企业保持密切合作,采用平台化方法,开发高度模块化的RF仪器和软件定义的测试策略和解决方案。

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