作為5G網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，5G NR毫米波全球最有可能優(yōu)先部署在26GHz/28GHz/39GHz頻段。5G NR毫米波無線終端將使用多天線和波束成形技術(shù)，無線終端的天線陣列射頻指標(biāo)需要OTA測量，羅德與施瓦茨公司的R&S NRPM OTA測試方案，配合R&S TS7124多天線屏蔽箱，可以讓研發(fā)和生產(chǎn)的用戶測試被測件多天線端口的輸出功率和波束成形的功能。

一、引言

3D/超高清視頻遠(yuǎn)程呈現(xiàn)、虛擬現(xiàn)實等引領(lǐng)我們進(jìn)入下一個沉浸式多媒體體驗時代的技術(shù)，需要我們擁有極致的，數(shù)千兆比特每秒（Gbps）的數(shù)據(jù)傳輸速率。在5G中，能夠?qū)崿F(xiàn)這種極致無線寬帶體驗的技術(shù)關(guān)鍵，就是毫米波。在26GHz,28GHz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 MIMO配合波束賦形技術(shù)，使得毫米波可以應(yīng)用于無線寬帶服務(wù)。使用毫米波的無線終端或模塊都不再提供射頻測試接口，因此無法采用傳統(tǒng)的傳導(dǎo)方法測試，而必須通過空口（OTA）測試。而微波測試系統(tǒng)很復(fù)雜，且微波測試儀器都非常昂貴，對很多使用者來說，不夠經(jīng)濟(jì)實惠。

二、R&S NRPM OTA功率測試方案的組成

R&S NRPM OTA功率測試方案有以下幾部分組成：單極化天線模塊R&S NRPM-A81，三通道功率傳感器模塊R&S NRMP3，功率監(jiān)控軟件R&S Power Viewer 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)系如圖一所示：

圖一 NRPM OTA功率測試系統(tǒng)組成示意圖

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

R&S NRPM3是一個三通道傳感器模塊，它有三個通道，能同時處理來自三個NRPM-A81天線模塊測到的功率值。

R&S Power Viewer Plus是一套功率監(jiān)視的windows軟件，能同時顯示多個天線模塊的連續(xù)測試功率值或測試功率曲線（測試界面如圖二所示）。它最多支持同時連接4個NRPM3傳感器，顯示12個天線模塊測試的平均功率值或測量曲線。R&S NRPM3傳感器模塊通過USB接口連接到安裝有R&S Power Viewer Plus的電腦，如果被測件需要測試超過3個以上的天線時，就可以通過增加NRPM3的方式來滿足多天線測試需要。

圖二 R&S Power Viewer Plus測試界面

R&S NRPM-ZD3是一個用于屏蔽箱帶濾波功能的直通模塊，與屏蔽箱匹配，它用于將三個NRMP-A81天線模塊合成到一個連接器口，接入到屏蔽箱外面的NRPM3傳感器。

三、R&S TS7124屏蔽箱

屏蔽箱是射頻測試中必不可少的，它能夠減少射頻干擾，使得測試結(jié)果更可靠。R&S TS7124屏蔽箱（如下圖三所示）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。

TS7124的箱體尺寸按照工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，能集成到產(chǎn)線常見的19”機柜中；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；屏蔽箱門可以手動開合，也可以使用氣動部件實現(xiàn)程序自動化控制開合，滿足客戶的多樣化需求。

TS7124內(nèi)部設(shè)計了獨特的天線支架（圖三中間圖示），該支架可以安裝多達(dá)6個NRMP-A81天線模塊，且每個天線模塊的位置可以在多個位置和角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠滿足對被測件進(jìn)行功率測試及2D和3D的多天線Beamforming功能測試。

圖三 R&STS7124屏蔽箱

四、Beamforming功能測試

我們可以使用一個NRMP-A81（如圖四左圖示）來測試在特定方位的被測件的絕對功率。如果測試被測件天線的2D Beamforming功能，可以將多個NRMP-A81間隔一定的距離和角度放在同一個水平方向上（如圖四中圖所示），每個NRMP-A81都能夠測量到被測件所有天線的總平均功率，當(dāng)被測件的天線指向某個NRMP-A81時，該NRMP-A81測到的平均功率必然是最高的，這樣可以判斷被測件的Beamforming功能是否正常。同樣的，如果測試被測件天線的3D Beamforming功能，可以在垂直方向根據(jù)需要放置多組2D Beamforming測試的NRMP-A81（如圖四右圖所示），通過Power Viewer Plus監(jiān)測所有NRMP-A81天線模塊的平均功率來判斷被測件天線的波束指向，配合被測件波束指向的控制，實現(xiàn)3D Beamforming功能的測試。

圖四 Beamforming天線測試示意圖

五、結(jié)束語

羅德與施瓦茨公司的NRPM OTA功率測試方案，配合R&S TS7124屏蔽箱，構(gòu)成了一套緊湊的，高可靠性的5G NR毫米波OTA功率測試方案。該方案結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實惠，能滿足客戶對5G毫米波終端的實驗室和產(chǎn)線OTA常規(guī)功率測試的需求。