当 5G 遇上毫米波,它们将面临哪些挑战?

2019-07-23 10:51:45 来源:半导体行业观察
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相对于目前4G使用的中低频,5G在中高频及毫米波频段的速度和带宽上具有天生的优势。于是,毫米波就成为了5G的重要频段之一。工信部今年6月份正式向中国联通,中国移动,中国电信,中国广电发放5G牌照,我国正式进入5G商用元年。

 

毫米波与5G之间的关系

5G包含两大频谱范围,分别是sub-6GHz和毫米波频段。早期主要聚集在新的3.5-4.5 GHz频率范围内。对于5G技术来说,毫米波则对5G 更具有革命性意义,目前最主要代表频段是28GHz 和39 GHz 。据相关消息称,智能手机中的毫米波与6GHz以下频段有不同作用。预计到2025年,将有三分之一的5G智能手机可能具有毫米波能力,其他三分之二是采用6GHz以下频段。

 

为了满足海量数据在传输上的需求,很多服务运营商已经开始着手研究5G毫米波技术。目前,针对毫米波可用的通信频段,国际电信联盟(ITU)和3GPP就5G标准研究的2个阶段规划达成了共识:根据3GPP 38.101协议的规定,5G NR主要使用两段频率:FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz——6GHz,又叫sub-6GHz频段;FR2频段的频率范围是24.25GHz——52.6GHz。

 

5G毫米波在测试上遇到的挑战

5G移动通信关键技术主要体现在无线传输技术和网络技术两方面,前者主要包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术。新技术的引入打造了全新的5G芯片。而这些芯片的诞生也为测试测量带来了挑战。

 

首先是大规模天线阵列带给了测试测量极大的挑战——射频前端器件封装把天线包在里面,因而,器件上没有射频接口和端子来连接到测试设备上。因此,传统的测试测量方式并不适用于5G毫米波测试。于是,使用OTA(Over The Air)辐射测试方法来进行设备特性分析的测试系统,成为5G毫米波测试测量的新希望。

 

其次,5G产品在量产前的研发、验证测试和量产后的整个过程中,要进行多次的大批量测试,这就对效率和成本提出了更苛刻要求。

 

NI的解决方案

针对以上需求,NI推出了半导体测试系统(STS)系列产品,适用于半导体生产测试环境。STS在完全封闭的测试头里整合了NI PXI平台、TestStand测试管理软件以及LabVIEW图形化编程工具。它采用“集成到测试头”的设计,把产品的所有关键测试资源整合在仪器,这些测试资源包括系统控制器、直流交流电源、射频仪器、待测设备接口以及分拣仪器和探头接口。

 

据悉,STS配置的一个主要优点是毫米波射频前端的模块化特性,相同的软件以及基带/IF仪器可复用于不同的射频前端,从而轻松满足当前和未来的毫米波频带需求。 旨在解决与5G毫米波封装件测试相关的技术挑战,可帮助5G毫米波IC半导体制造商降低产品推迟上市带来的成本和风险。

 

需要特别指出的是,在STS系统中NI还配置了公司最新推出的5G毫米波测试重磅力作——mmWave VST(毫米波矢量信号收发仪),来解决5G毫米波RFIC收发仪和功率放大器带来的测试挑战。据悉,mmWave VST补充了NI的模块化仪器产品组合,其中涵盖600多种 PXI 产品,从DC到毫米波,以及用于 2G、3G、LTE Advanced Pro、Wi-Fi 802.11ax、Bluetooth 5 等的NI测量软件,支持包括 LabVIEW 和 C#.NET 在内的多种语言。

 
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