虹科方案 | 虹科基于空口測試的新型5G毫米波測試方案

在3GPP R15已發(fā)布的V15.0.0版TS38.104規(guī)范中，首次出現(xiàn)了5G NR這一概念，NR是指New Radio，即新空口。根據(jù)標準，5G NR的頻率范圍被定義為不同的FR，分別為FR1與FR2。FR1頻率范圍為450MHz-6000MHz，通常被稱為Sub-6GHz，F(xiàn)R2為24.25GHz-52.6GHz。盡管嚴格來講，毫米波頻段應該大于30GHz，但由于3GPP的推進，24GHz頻段也經(jīng)常被使用，因此在毫米波雷達的劃分中，也習慣性將這一波段稱為毫米波。

隨著科技的發(fā)展，越來越多的行業(yè)和應用開始使用毫米波，毫米波具有多種優(yōu)勢：

• 頻率資源豐富、帶寬極大
• 易與波束賦形技術結合
• 可實現(xiàn)極低時延
• 可支持密集小區(qū)部署
• 可進行高精度定位
• 設備集成度高

但高頻率的信號傳輸也不可避免會帶來高傳輸損耗、低測試重復性和外場測試困難等問題。信號的傳輸損耗見以下公式：

其中L代表射頻和微波信號傳播損耗，f是傳輸頻率，d是傳輸距離，c為光的傳播速度。

對毫米波來說，波長越小，頻率越大，從上式可以看出，當其他參數(shù)固定時，頻率越大，傳輸損耗就越大，所以對于高頻的毫米波來說，傳播損耗是極大的。此外5G毫米波系統(tǒng)帶寬大、天線陣列小、發(fā)射波束窄、傳播損耗大，無法通過傳統(tǒng)的方式進行測試，需要提高測試效率和測試精度，并縮短測試時長。比如：由于5G毫米波基站的高度密封性，無法基于傳統(tǒng)的傳導口進行測試，需要引入OTA射頻要求和測試方法。

虹科5G毫米波測試方案通過空口測試來測試微波模塊的發(fā)射頻率點，發(fā)射頻率為24GHz-24.5GHz，通過頻率范圍高達27GHz的虹科實時頻譜分析儀對發(fā)射信號進行測試，為了避免信號在測試過程受到干擾，將發(fā)射信號模塊和接收天線放置到屏蔽箱中。

微波發(fā)射模塊參數(shù)：

直流電壓：3.2-3.3V

直流電流：60mA

EIRP（等效群像輻射功率）：5-9dBm

相位噪聲：-96dBc/Hz@1MHz

噪聲系數(shù)：10dB

頻率范圍：24-24.25GHz

發(fā)射天線增益：4dBi

通過計算可得出，信號經(jīng)過發(fā)射天線后，發(fā)射功率變?yōu)?3dBm，在接收天線與實時頻譜分析儀之間需接入一個衰減器，再通過以太網(wǎng)口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端，用上位機軟件觀察信號并進行分析：

圖1. 方案結構圖

圖2. 展示圖

虹科實時頻譜分析儀覆蓋9kHz-27GHz頻率范圍，具有靈活的軟件定義平臺，通過以太網(wǎng)口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端，根據(jù)需求可以用多種語言進行二次開發(fā)。

實時帶寬 (RTBW)：0.1/10/40/100MHz

頻率范圍：9kHz-27GHz

TOI：+12dBm（典型值）

掃描速度：28GHz/s @ 10kHz RBW

功耗：17W

重量：2.72 kg

尺寸：257.3×193.7×66 mm

作為接收前端的天線設備，虹科標準增益喇叭天線HK-OLB-34-20在頻段內具有19-21dB的增益，頻率范圍為22.0-33.0GHz，是覆蓋WG21、WR34、R260頻段的波導喇叭。具有精確、一致和可靠的性能，適用于天線、天線增益測量、系統(tǒng)設置等應用中。

增益：20 dB（典型值）

頻率范圍：22.0-33.0 GHz

半功率點波束寬度：V面/H面18-23°

接口：2.92mm-F

信號在經(jīng)過接收天線后，為了避免輸入功率過大使頻譜儀損壞，需要在前端對信號進行衰減。虹科同軸衰減器具有頻率范圍大、駐波系數(shù)小、衰減精度高、體積小、使用壽命長等特點。

• 頻率范圍：DC–26.5 GHz
• 衰減值：10dB
• 衰減精度：

1—6：±0.5dB

7—10：±0.5dB

20：±0.5dB

30：±0.6dB

• 阻抗：50歐姆
• 接口：SMA

虹科5G毫米波測試方案參照了目前的空口測試方法提供了新型解決方案。盡管目前毫米波測試的許多技術難題已經(jīng)得到了解決，但還需要更多創(chuàng)造性技術來為下一代移動通信技術開發(fā)更具經(jīng)濟效益、成本更低的解決方案。