遠場距離除了10λ和2D^2/λ還有別的嗎？

遠場距離始終是OTA測試中讓大家頭疼的一個因素。上一篇我們討論了關于TRP的測試，為什么可以不用遠場距離而使用更小的測試距離。但對于EIRP或其他方向性的測試項，卻只能使用遠場距離來進行。關于遠場距離，我們曾經(jīng)發(fā)過一篇文章，遠場距離是10λ還是2D^2/λ，最近又有了一些新的發(fā)現(xiàn)，與大家分享。

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遠場距離還可以有哪些

先來回顧一下之前的主要內(nèi)容：遠場距離被認為是10倍波長的距離，這一考慮是從“源天線和測試天線之間相互耦合的影響”角度出發(fā)考慮的。當間距大于約10個波長時，這種影響可以忽略不計。根據(jù)對距離天線10個波長的極短偶極子天線進行的計算，電感場（inductive field）的電平（也就是反應場中會耦合的部分）將比輻射場的電平低36dB。一般對于較小的天線（電氣尺寸在一個波長以下），遠場距離R可以用10λ來近似表示。

而2D^2/λ的遠場距離，是從“相位變化隨測試天線口徑的影響”角度去考慮的。發(fā)射天線輻射的電磁波的波前是一個球面，如果 AUT 與發(fā)射天線的距離不夠遠，AUT的相位分布容易產(chǎn)生較大的誤差，根據(jù)IEEE規(guī)定的天線測量誤差標準， 要求最大相位誤差不大于 π/8，也就是22.5度。由此而推算出2D^2 /λ可以近似為相位誤差符合要求的遠場距離標準。

那是不是遠場距離就一定是10λ，或者是2D^2/λ了呢？看起來并不是，遠場距離的確定可以有不同的規(guī)則。我們在CTIA終端OTA測試標準《Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance》中看到了不同頻段的最小測試距離的規(guī)定如下表所示：

這個Minimum Measurement Distance R（最小測試距離）是如何得出的？

它有三種遠場距離的計算規(guī)則，并選擇了每個頻段中最嚴格的距離做為最終遠場測試距離。

• 規(guī)則一：需大于2D^2/λ（相位不確定性限值）；
• 規(guī)則二：需大于3D（振幅不確定性限值）；
• 規(guī)則三：需大于3λ（反應性近場限值）；

其中D是EUT的尺寸，λ是所在頻段的自由空間波長。對于自由空間測試，D只是EUT的最大尺寸，但對于頭/手模型測試，頭/手模型必須包括在D中。在CTIA標準中，D被選為頭/手模型的那部分尺寸，它在確定EUT的TRP或TIS時起著重要作用，并定義D=300毫米。

if D=300 mm； Freq < 1GHz, 反應性近場限值3λ為最大遠場距離； Freq > 1.5GHz, 相位不確定性限值2D^2/λ為最大遠場距離； 1GHz < Freq < 1.5GHz, 振幅不確定性限值3D為最大遠場距離；

所以算來算去，得到下表：

頻率f的升高和D的增大，都會讓2D^2/λ越來越大，因為：

2D^2/λ = 2D^2 × f/c = 2D^2 × f(Hz)/(3×10^8)；

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遠場距離規(guī)則選擇

看來遠場距離，是可以根據(jù)所需的測試而進行選擇的，CTIA之所以可以選擇最嚴格的規(guī)則作為遠場距離，一是想對終端OTA測試環(huán)境的執(zhí)行準則進行嚴格統(tǒng)一管理，二是因為針對目前的蜂窩網(wǎng)絡，頻率還不是太高，被測終端的尺寸還不是太大，最嚴格的遠場距離在成本與尺寸方面也基本可行。

但如果是汽車的OTA測試，例如在5.9GHz頻段，如果按照整個汽車的尺寸，比如D=6米計算，使用規(guī)則一，即2D^2/λ，遠場距離大概是1416米，這實在是無法想象。即使不按照整車，只按照天線尺寸，比如D=1米計算，也需要大概40米的遠場距離。

如果測試并不關心相位的不確定性（相位變化的影響是零陷點的幅度以及旁瓣的幅度值發(fā)生變化），大可不必非得使用2D^2/λ來計算遠場距離。根據(jù)上述經(jīng)驗，3λ-10λ，或者3D等，都可以成為遠場測試的距離。

以上信息由英利檢測（Teslab）整理發(fā)布，歡迎一起討論，我們一直在關注這方面的發(fā)展，如有引用也請注明出處。

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