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5G时代,多端口器件测试面临哪些挑战?

跟着5G光降,元器件开始朝更多端口、更集成化、更高繁杂度的偏向成长。

从器件方面来看,2G/3G期间,手机背板基础贴的是单个元器件,包括滤波器、功放、双工器。到5G期间,要求器件的尺寸越来越小,集成化就成了新趋势,比如射频前端模块,便是将天线开关、放大年夜器、双工器、滤波器等集成在一路。

从天线方面来看,2G期间,手机基础应用单端口天线。到5G期间,毫米波频段的引用,使得射频旌旗灯号空间损耗异常大年夜,为了改良这种状况,开始采纳MIMO阵列天线,就会有很多端口。MIMO(Multiple-InputMultiple-Output),指在发射端和接管端分手应用多个发射天线和接管天线,使旌旗灯号经由过程发射端与接管真个多个天线传送和接管,从而改良通信质量。

图:元器件朝更多端口、更集成化偏向成长

同时,更多端口、更集成化、更高繁杂度的器件,给测试带来了诸多寻衅,在10月17日的是德科技测试技巧研讨会上,是德科技Application Engineer LiMeng分享了5G期间多端口器件测试存在的问题及办理规划。

多端口器件测试面临诸多寻衅

1.测试的参数越来越多。比如滤波器测试,以前只需测S参数(也便是散射参数,是微波传输中的一个紧张参数)。现在,由于集成化趋势,必要测的可能便是FEMiD,与双工器集成的前段模块,除了S参数之外,还必要测增益压缩、三阶交调、噪声系数等。

再比如高速互连线测试,假如是一个差分线,只需测插损或阻抗,而现在跟着传输速率增高、通道数增多,除了测阻抗、插损之外,还必要测延时、串扰(包括近串、远串等),可见丈量参数急剧增添。

2.测试指标要求高。由于多端口测试量很大年夜,以是必要测试效率必须很高。假如测试量急剧增多,而测试效率却跟原本一样的话,就必要异常长的光阴才能完成全部器件的测试。

3.精度高、系统稳定性好。多端口的器件对付测试系统来说,提出了异常高的要求,假如盼望测试出来的结果精度高,稳定性好,就必要测试效率更高的测试系统。

面对多端口器件测试,眼前市道市面上有两大年夜对照传统的测试规划,一是用2端口或者4端口收集阐发仪多次丈量,二是基于基于收集阐发仪和开关矩阵的多端口测试系统,此中前者应用较少,后者较为常见,这两大年夜测试规划各有优毛病。

传统测试规划毛病显明

用2端口或者4端口收集阐发仪多次丈量,此规划的优点在于,测试措施异常简单,仪表资源低。毛病很多,一是测试光阴很长,Li Meng先容到,是德科技做过一个实验,让对仪表操作异常纯熟的工程师,对14端口的器件进行全参数测试,必要50分钟,这对付产线和研发来说,耗时太长;二是测试历程异常繁杂,用2端口收集阐发仪对N端口器件进行测试,必要将N个端口器件,两两间都要组合丈量,即必要丈量N(N-1)/2次;三是为了避免串扰,在丈量这两个端口参数的时刻,其他端口还必要连上负载。

基于收集阐发仪和开关矩阵的多端口测试系统,此规划是用两端口的收集阐发仪,测N端口的器件,在收集阐发仪和器件之间,搭建一个开关矩阵,这样就可以将收集阐发仪的两个端口经由过程开眷注到N个端口,测试的时刻,只需把测试座N个端口与被测物连起来。

优点在于,可一次连接所有端口,无需改变连接,并且对动态范围和精度要求不高的环境,具有较低的资源。毛病也很多,一是系统动态范围下降;二是系统精度和稳定性不高;三是测试速率一样平常,加了开关箱之后,测试一个14端口器件必要12分钟,虽然相较于规整洁来说,光阴虽然缩短很多,然则对付研发和产线来说,照样过长。

什么是系统动态范围?系统动态范围指的是收集阐发仪端口最大年夜输出功率和端口噪底的差,系统指标平日在10HzIFBW(中频带宽)下定义,IFBW每前进10倍,动态范围削减10dB。比如,若端口最大年夜输出5dBm,燥底为-115dBm,则系统动态范围为120dB(1FBW=10Hz),当1FBW=1kHz时,动态范围为100dB。

加开关箱之后,系统动态范围会受影响。一、开关矩阵内部插损会低落动态范围,由于开关箱有插损,比如一个收集阐发仪,蓝本可以输出10dBm的旌旗灯号,颠末开关箱,受插损影响之后,到达被测物的功率就会变小,不再是10dB;二、开关隔离度会限定系统动态范围;三是为了达到同样的动态范围,必要设置更小的IFBW(中频带宽),测试速率就会变慢。

加开关箱之后,系统温度稳定性和精度不高。首先看温度稳定性,对付收集阐发仪来说,温度稳定性是一个异常紧张的指标,什么是温度稳定性?简单点说,便是这个时候测的结果,和两个小时之后测的结果不一样,这便是稳定性不好,即存在温漂。LiMeng指出,收集阐发仪内部是由各类有源器件组成的,整套收集阐发仪系统在出场的时刻,会给一个温度稳定性指标,一样平常这个温度稳定性的温漂异常小,而加开关箱之后,温度稳定性的温漂就很显着,即同一个被测物,现在测的结果和两个小时之后测的结果相差异常大年夜。再来看系统的精度,由于在网分和被测物之间,接入了一段电路,即开关箱,系统原始机能(匹配、偏向性)就会变差,从而导致精度变差。

虽然开关矩阵的这些偏差能够经由过程校准打消掉落,然则历程极其繁杂,分两种环境,假如网分和开关矩阵由同一厂家供给,并支持多端口校准,如Keysight PNA+多端口测试座,则校准丈量历程较为简单。而多半环境下,开关矩阵校准丈量繁杂、耗时,必要编程节制,比如校定时,必要切到两个端口校准,保存校准数据,再切到下面个端口校准,保存校准数据,并且必要重复N(N-1)/2次,丈量完成后,还必要切到两个端口,调用校准丈量,再切到下两个端口,调用校准丈量。

加开关箱之后,对整套系统测试速率有影响。上文提到,只用一个两端口的网分,测一个14端口的器件,必要50分钟,加开关箱之后,丈量速率下降到12分钟,虽然时长大年夜幅下降,然则节省下来的并不是系统处置惩罚数据的光阴,而是手动拧动连接的光阴。而处置惩罚数据的能力着实照样依附于网分,比如两端口的网分,加了一个多端口的开关箱,但实际上网分的接管通路照样网分的两条通路。

收集阐发仪有一个影响测试速率的紧张参数,叫仪表的扫描次数,Li Meng表示,只有经由过程收集阐发仪增添处置惩罚数据能力的接管机,才能前进处置惩罚数据的速率。比如要处置惩罚一个8端口的器件,2端口的网分+开关箱,必要56次扫描;4端口的网分+开关箱,必要24次扫描;真正意义8端口网分,必要8次扫描,也便是真正意义8端口网分,8次扫描就可以把所有的参数取下来。

可见,加开关箱之后,虽然硬件的通道数可以达到,而这对整套系统的测试精度、温度稳定性、动态范围、测速速率、校准的繁杂度等都邑带来不好的影响。

是以,对多端口的器件的测试来说,只有具有真正意义的多端口接管机的收集阐发仪才能供给最好的系统机能。

是德科技多端口收集阐发仪

为了适应5G期间,多端口器件的测试需求,是德科技于今年5月份推出了最新的收集阐发仪M980xA系列,便是一款真正意义的多端口收集阐发仪,收集阐发仪有四个异常紧张的参数,动态范围、扫描光阴、轨迹噪声和温度稳定性,M980xA系列在这四个参数的体现上都异常出色。

图:是德科技多端口收集阐发仪M980xA系列特点

相较于传统丈量规划,该系列多端口收集阐发仪可以赞助客户办理多方面的问:一、简化测试系统,加快对测试系统的从新设置设置设备摆设摆设和校准;二、削减测试系统中的部件数量,最大年夜限度地削减掩护和停机资源;三、简单、方便地自动完成设置,加快测试速率,前进测试吞吐量;四、避免应用额外连接和外部开关时所带来的损耗,前进测试精度;五、定制硬件,轻松适应未来的测试要求。

并且,该款新型收集阐发仪包孕多种丈量利用软件,如自动夹具移除、时域阐发、根基脉冲射频丈量、标量混频器/变频器丈量、增益压缩丈量、频谱阐发等。

图:M980xA系列收集阐发仪利用范围

此外,该系列多端口收集阐发仪具有很高的自由度和机动性,可以经由过程将多个测试接口进行连接,实现更多多口的器件测试,并且操作界面异常简单,只要点击选择必要应用的部分即可。

图:新型多端口收集阐发仪操作界面

总结

相对付4G来说,5G期间在很多方面都发生了变更,这些变更意味着相关技巧要面临一场周全的改革,比如测试技巧,5G期间必要更高综合度和机动性的测试办理规划,用于应对器件集成化等各方面带来的测试寻衅,这些寻衅同时也成了测试企业赢得市场的紧张时机。

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