R&S公司的5GNR毫米波多天線OTA功率測(cè)試方案

袁建立　羅德與施瓦茨（中國(guó)）科技有限公司

1　引言

3D/超高清視頻遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)等引領(lǐng)我們進(jìn)入下一個(gè)沉浸式多媒體體驗(yàn)時(shí)代的技術(shù)，需要我們擁有極致的，數(shù)千兆比特每秒（Gbit/s）的數(shù)據(jù)傳輸速率。在5G中，能夠?qū)崿F(xiàn)這種極致無(wú)線寬帶體驗(yàn)的技術(shù)關(guān)鍵就是毫米波。在26、28和39GHz頻段毫米波有大量可用的高頻段頻譜，可提供數(shù)千兆比特每秒的極致數(shù)據(jù)傳輸速度的帶寬和容量，利用大規(guī)模天線陣列Massive M IMO配合波束賦形技術(shù)，使得毫米波可以應(yīng)用于無(wú)線寬帶服務(wù)。使用毫米波的無(wú)線終端或模塊都不再提供射頻測(cè)試接口，因此無(wú)法采用傳統(tǒng)的傳導(dǎo)方法測(cè)試，而必須通過(guò)空口（OTA）測(cè)試。而微波測(cè)試系統(tǒng)很復(fù)雜，且微波測(cè)試儀器都非常昂貴，對(duì)很多使用者來(lái)說(shuō)，不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2　R&SNRPMOTA功率測(cè)試方案的組成

R&SNRPM OTA功率測(cè)試方案有以下幾部分組成：?jiǎn)螛O化天線模塊R&SNRPM-A81、三通道功率傳感器模塊R&SNRMP3、功率監(jiān)控軟件R&SPowerViewer Plus和用于屏蔽箱帶濾波功能的直通模塊R&S NRPM-ZD3，各部分間的關(guān)系如圖1所示。

圖1　NRPM OTA功率測(cè)試系統(tǒng)組成示意圖

R&SNRMP-A81是一個(gè)低反射、單極化的Vivaldi天線，支持的頻率范圍從22～81GHz，能完全覆蓋5G NR的頻率范圍。同時(shí)，R&S NRPM-A81天線上集成了用于功率測(cè)量的二極管檢波器，直接在天線端完成功率測(cè)量，不需要額外的射頻線和適配器，出廠時(shí)已完成增益補(bǔ)償校準(zhǔn)。與傳統(tǒng)天線系統(tǒng)相比，NRPM-A81體積更小，測(cè)試不確定度更小，使得測(cè)試系統(tǒng)配置更簡(jiǎn)化，測(cè)量更穩(wěn)定，精度更高。

R&SNRPM 3是一個(gè)3通道傳感器模塊，它有3個(gè)通道，能同時(shí)處理來(lái)自3個(gè)NRPM-A81天線模塊測(cè)到的功率值。

R&S Power Viewer Plus是一套功率監(jiān)視的W indows軟件，能同時(shí)顯示多個(gè)天線模塊的連續(xù)測(cè)試功率值或測(cè)試功率曲線。它最多支持同時(shí)連接4個(gè)NRPM 3傳感器，顯示12個(gè)天線模塊測(cè)試的平均功率值或測(cè)量曲線。R&SNRPM 3傳感器模塊通過(guò)USB接口連接到安裝有R&SPowerViewerPlus的電腦，如果被測(cè)件需要測(cè)試超過(guò)3個(gè)以上的天線時(shí)，就可以通過(guò)增加NRPM 3的方式來(lái)滿足多天線測(cè)試需要。

R&SNRPM-ZD3是一個(gè)用于屏蔽箱帶濾波功能的直通模塊，與屏蔽箱匹配，它用于將3個(gè)NRMP-A81天線模塊合成到一個(gè)連接器口，接入到屏蔽箱外面的NRPM 3傳感器。

3　R&STS7124屏蔽箱

屏蔽箱是射頻測(cè)試中必不可少的，能夠減少射頻干擾，使得測(cè)試結(jié)果更可靠。R&STS7124屏蔽箱是羅德與施瓦茨公司開發(fā)的一套高隔離度、緊湊型屏蔽箱（見圖2）。

TS7124的箱體尺寸按照工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，能集成到產(chǎn)線常見的19’機(jī)柜中；箱體屏蔽性能非常優(yōu)秀，6GHz以內(nèi)屏蔽性能達(dá)80dB以上，67GHz以內(nèi)屏蔽性能達(dá)65dB以上；屏蔽箱門可以手動(dòng)開合，也可以使用氣動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化控制開合，滿足客戶的多樣化需求。

TS7124內(nèi)部設(shè)計(jì)了獨(dú)特的天線支架，該支架可以安裝多達(dá)6個(gè)NRMP-A81天線模塊，且每個(gè)天線模塊的位置可以在多個(gè)位置和角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠滿足對(duì)被測(cè)件進(jìn)行功率測(cè)試及2D和3D的多天線Beam forming功能測(cè)試。

圖2　R&STS7124屏蔽箱

4　Beam forming功能測(cè)試

可以使用一個(gè)NRMP-A81來(lái)測(cè)試在特定方位的被測(cè)件的絕對(duì)功率（見圖3）。如果測(cè)試被測(cè)件天線的2D Beam forming功能，可以將多個(gè)NRMP-A81間隔一定的距離和角度放在同一個(gè)水平方向上，每個(gè)NRMPA81都能夠測(cè)量到被測(cè)件所有天線的總平均功率，當(dāng)被測(cè)件的天線指向某個(gè)NRMP-A81時(shí)，該NRMP-A81測(cè)到的平均功率必然是最高的，這樣可以判斷被測(cè)件的Beam forming功能是否正常。同樣，如果測(cè)試被測(cè)件天線的3DBeam forming功能，可以在垂直方向根據(jù)需要放置多組2DBeam forming測(cè)試的NRMP-A81，通過(guò)PowerViewerPlus監(jiān)測(cè)所有NRMP-A81天線模塊的平均功率來(lái)判斷被測(cè)件天線的波束指向，配合被測(cè)件波束指向的控制，實(shí)現(xiàn)3DBeam forming功能的測(cè)試。

目前飼料加工常用的是錘片式粉碎機(jī)。錘片式粉碎機(jī)的適應(yīng)性很強(qiáng)，通過(guò)調(diào)整粉碎機(jī)的參數(shù)可生產(chǎn)各種粒度的顆粒，可適用于各種各樣的原料，設(shè)備投入成本低，維護(hù)費(fèi)用低，相對(duì)容易操作。但它是通過(guò)篩片孔徑控制粒度，物料粒度都小于篩片孔徑，加工過(guò)程中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)容易造成很大一部分物料粒度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于篩片孔徑，造成物料粒徑不均勻[3]。在生產(chǎn)實(shí)踐中通過(guò)降低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整物料粒度又導(dǎo)致制粒后粒度不整齊，均勻性差，并存在能量利用率低、電耗高、產(chǎn)熱、粉塵多、噪音大等缺陷。

圖3　Beam forming天線測(cè)試示意圖

5　結(jié)束語(yǔ)

羅德與施瓦茨公司的NRPM OTA功率測(cè)試方案配合R&STS7124屏蔽箱，構(gòu)成了一套緊湊的，高可靠性的5GNR毫米波OTA功率測(cè)試方案。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，能滿足客戶對(duì)5G毫米波終端的實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)線OTA常規(guī)功率測(cè)試的需求。