在之前的文章中， 我談到了5G OTA 測(cè)試測(cè)量決策所涉及的一些關(guān)鍵概念，以及這些元素在確保 5G OTA 測(cè)量準(zhǔn)確可靠性方面如何至關(guān)重要。今天，我們將探索目前較成熟的用戶設(shè)備（UE）射頻測(cè)試方法，包括直接遠(yuǎn)場(chǎng) （DFF） 和間接遠(yuǎn)場(chǎng) （IFF），后者也被稱為緊縮場(chǎng)（CATR） 。

直接遠(yuǎn)場(chǎng) （DFF）測(cè)試方法

直接遠(yuǎn)場(chǎng) （DFF） 測(cè)試方法使用相對(duì)簡(jiǎn)單的 OTA 暗室設(shè)計(jì)進(jìn)行天線輻射模式測(cè)量。在此方法中，所測(cè)試的設(shè)備 （DUT） 位于暗室內(nèi)，DUT 上的天線模塊與測(cè)量喇叭天線的視距（LOS）對(duì)齊。

為了實(shí)現(xiàn)全面的天線陣列測(cè)量，DUT 通常被固定在通過(guò)軟件控制的定位器上，該定位器可以在兩個(gè)獨(dú)立的軸（方位角和正面圖）上旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè) 3D 球體的量測(cè)。

正如我在以前的文章中討論的那樣，為了準(zhǔn)確和可重復(fù)的測(cè)量，DUT 將被固定在離測(cè)量喇叭天線一定條件下的遠(yuǎn)場(chǎng)距離位置（使用下面的 Fraunhofer 方程計(jì)算），這實(shí)際上規(guī)定并決定了 OTA 暗室的整體尺寸。

“R”表示遠(yuǎn)場(chǎng)距離足以使球形波近似為平面波

“D”表示天線模塊尺寸

‘?’表示波長(zhǎng)

根據(jù) 3GPP TR 38.810，當(dāng)DUT中天線模塊的位置已經(jīng)確定并且輻射天線孔徑的尺寸 ≤為 5 厘米時(shí)，必須使用此測(cè)試方法。

DFF的挑戰(zhàn)

雖然 DFF 測(cè)試方法易于實(shí)現(xiàn)，但是這種方法也存在局限性。

首先也是最重要的是天線模塊尺寸 D 大于 5cm ，OTA 路徑損失較高。正如已經(jīng)討論過(guò)的，遠(yuǎn)場(chǎng)距離與輻射天線孔徑的尺寸成正比。因此，天線孔徑越大，隨著遠(yuǎn)場(chǎng)距離增加，OTA 路徑損失越高。

二是天線模塊尺寸 D 大于 5cm的固定設(shè)備成本較高。天線孔徑尺寸的增加需要使用更大的暗室來(lái)提供適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)場(chǎng)距離，從而增加設(shè)備的總體成本和占地面積。

第三，在多個(gè)毫米波天線陣列的情況下，對(duì) DUT 進(jìn)行繁瑣的重新定位。為了避免測(cè)量不確定性，DUT 上的天線模塊必須與測(cè)量喇叭天線的孔徑保持良好對(duì)位。因此，如果設(shè)備嵌入了多個(gè)天線模塊，則需要分別定位，以準(zhǔn)確表征每個(gè)毫米波天線模塊的性能。

最后，在測(cè)量帶有未知天線模塊尺寸和位置的 DUT 時(shí)，復(fù)雜性和不確定性增加。在這種情況下，確定靜區(qū)的正確大小，并有足夠的偏移來(lái)容納整個(gè)設(shè)備可能是具有挑戰(zhàn)性的。此外，這還會(huì)導(dǎo)致更大的暗室尺寸和 OTA 路徑損失。

間接遠(yuǎn)場(chǎng)（IFF）測(cè)試方法

間接遠(yuǎn)場(chǎng) （IFF） 測(cè)試方法不受 DFF 測(cè)試方法的相關(guān)限制。該技術(shù)允許以比 DFF 方法短得多的距離測(cè)量大型天線陣列。

測(cè)試方法基于緊湊的天線測(cè)試裝置（CATR），使用拋物面反射板創(chuàng)建遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)境，從而將從球形波轉(zhuǎn)換成平面波送入饋送天線，以表征DUT天線。

在此方法中，反射器的大小和終端成品會(huì)影響測(cè)量的操作頻率和精度 - 邊緣銳利度限制低頻范圍，而表面粗糙度影響高頻率。

與 DFF 不同，遠(yuǎn)場(chǎng)不是 DUT 和測(cè)量喇叭之間的距離，而是焦距：即饋送天線和拋物面反射板之間的距離。它使用以下方程進(jìn)行計(jì)算：

R = 3.5 × 反射器尺寸= 3.5 × （2D）

例如，對(duì)于 D = 5 厘米，CATR 遠(yuǎn)場(chǎng)距離或焦距為 3.5 × 2 × 5 = 35 厘米，這允許以犧牲高精度拋物面反射板為代價(jià)建立更緊湊的 OTA 暗室。

該技術(shù)證明對(duì)在 DUT 上毫米波天線模塊的尺寸和位置未知的設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量非常有利。這是因?yàn)榫薮蟮撵o區(qū)可以覆蓋 DUT 的整個(gè)外形，無(wú)需重新定位。此外，對(duì)于 D 》=5cm 的設(shè)備，CATR 在比 DFF 暗室短得多的距離內(nèi)創(chuàng)建遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)境，最大限度地減少 OTA 路徑損耗，并確保更好的信噪比 （SNR）。

雖然，這項(xiàng)技術(shù)聽(tīng)起來(lái)很容易實(shí)現(xiàn)，但暗室的實(shí)際和拋物面反射板的精度成為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的挑戰(zhàn)。

在 DFF 或 CATR 暗室之間進(jìn)行選擇

DFF 和 CATR 暗室之間的選擇取決于 DUT功率等級(jí)和天線配置，并會(huì)顯著影響 OTA 路徑損失和測(cè)試成本。如下所示，對(duì)于特定頻率，5cm 的孔徑尺寸是分水嶺，超過(guò)5cm， DFF 暗室中觀測(cè)到的路徑損失比 CATR 暗室中觀測(cè)到的路徑損失大得多。

本文作者：Khushboo Kalyani， 翻譯校稿：劉冬

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