探索目前較成熟的用戶設備（UE）射頻測試方法

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

直接遠場 （DFF）測試方法

直接遠場 （DFF） 測試方法使用相對簡單的 OTA 暗室設計進行天線輻射模式測量。在此方法中，所測試的設備 （DUT） 位于暗室內(nèi)，DUT 上的天線模塊與測量喇叭天線的視距（LOS）對齊。

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

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

“R”表示遠場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

根據(jù) 3GPP TR 38.810，當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，必須使用此測試方法。

DFF的挑戰(zhàn)

雖然 DFF 測試方法易于實現(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)討論過的，遠場距離與輻射天線孔徑的尺寸成正比。因此，天線孔徑越大，隨著遠場距離增加，OTA 路徑損失越高。

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

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

最后，在測量帶有未知天線模塊尺寸和位置的 DUT 時，復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，并有足夠的偏移來容納整個設備可能是具有挑戰(zhàn)性的。此外，這還會導致更大的暗室尺寸和 OTA 路徑損失。

間接遠場（IFF）測試方法

間接遠場 （IFF） 測試方法不受 DFF 測試方法的相關限制。該技術允許以比 DFF 方法短得多的距離測量大型天線陣列。

測試方法基于緊湊的天線測試裝置（CATR），使用拋物面反射板創(chuàng)建遠場環(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影響測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，遠場不是 DUT 和測量喇叭之間的距離，而是焦距：即饋送天線和拋物面反射板之間的距離。它使用以下方程進行計算：

R = 3.5 × 反射器尺寸= 3.5 × （2D）

例如，對于 D = 5 厘米，CATR 遠場距離或焦距為 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建立更緊湊的 OTA 暗室。

該技術證明對在 DUT 上毫米波天線模塊的尺寸和位置未知的設備上進行測量非常有利。這是因為巨大的靜區(qū)可以覆蓋 DUT 的整個外形，無需重新定位。此外，對于 D 》=5cm 的設備，CATR 在比 DFF 暗室短得多的距離內(nèi)創(chuàng)建遠場環(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，這項技術聽起來很容易實現(xiàn)，但暗室的實際和拋物面反射板的精度成為實現(xiàn)目標的挑戰(zhàn)。

在 DFF 或 CATR 暗室之間進行選擇

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

本文作者：Khushboo Kalyani， 翻譯校稿：劉冬

編輯：jq