在上一篇文章中，我谈到了5G OTA测试的测量决策中涉及的一些关键概念，以及这些要素如何对保证5G OTA测量的准确性和可靠性至关重要。今天我们就来探讨一下用户设备(UE)相对成熟的射频测试方法，包括直接远场(DFF)和间接远场(IFF)，后者也叫紧缩场(CATR)。
直接远场(DFF)测试方法
直接远场(DFF)测试方法使用相对简单的OTA暗室设计来测量天线辐射图。在这种方法中，被测设备(DUT)位于暗室中，DUT上的天线模块与测量喇叭天线的视线(LOS)对齐。
为了实现全面的天线阵测量，通常将DUT固定在一个由软件控制的定位器上，该定位器可以在两个独立的轴(方位角和仰角)上旋转，实现整个三维球体的测量。
正如我在之前的文章中所讨论的，为了精确和重复测量，DUT在一定条件下会固定在距离测量喇叭天线的远场距离处(用下面的夫琅和费方程计算)，这实际上定义和决定了OTA暗室的整体大小。
“R”表示远场距离足以使球面波近似为平面波。
“d”表示天线模块的尺寸。
表示波长。
根据3GPP TR 38.810，当天线模块在DUT中的位置已经确定并且辐射天线孔径的尺寸≤ 5 cm时，必须使用该测试方法。
DFF的挑战
虽然DFF测试法易于实施，但也有局限性。
首先也是最重要的，天线模块尺寸D大于5cm，OTA路径损耗高。如前所述，远场距离与辐射天线孔径的大小成正比。所以天线口径越大，随着远场距离的增加，OTA路径损耗越高。
第二，天线模块尺寸D大于5cm的固定设备成本较高。天线口径尺寸的增大需要使用更大的暗室来提供合适的远场距离，从而增加了设备的整体成本和占地面积。
第三，在多个毫米波天线阵列的情况下，以冗长的方式重新定位DUT。为了避免测量不确定性，DUT上的天线模块必须与测量喇叭天线的孔径保持良好对准。因此，如果设备嵌入了多个天线模块，则需要单独定位，以准确表征每个毫米波天线模块的性能。
最后，当测量未知天线模块尺寸和位置的DUT时，复杂性和不确定性增加。在这种情况下，很难确定死区的正确大小，偏差足以容纳整个设备。另外，这也会导致暗室尺寸更大，OTA路径损耗更大。
间接远场(IFF)测试方法
间接远场(IFF)测试方法不受DFF测试方法的限制。这种技术允许在比DFF方法短得多的距离上测量大型天线阵列。
方法基于紧凑型天线测试装置(CATR)，利用抛物面反射器产生远场环境，将球面波转换为平面波，送入馈源天线表征DUT天线。
在这种方法中，反射器和最终产品的尺寸将影响工作频率和测量精度-边缘锐度限制低频范围，而表面粗糙度影响高频。
与DFF不同，远场不是DUT和测量喇叭之间的距离，而是焦距:即馈电天线和抛物面反射器之间的距离。使用以下公式计算:
R = 3.5 ×反射器尺寸= 3.5 × (2D)
例如，对于D = 5 cm，CATR的远场距离或焦距为3.5 × 2 × 5 = 35 cm，这允许以牺牲高精度抛物面反射镜为代价来建造更紧凑的OTA暗室。
该技术被证明非常有利于在DUT上测量毫米波天线模块的未知尺寸和位置的设备。这是因为巨大的死区可以覆盖DUT的整个形状，而无需重新定位。此外，对于D″= 5cm的设备，CATR在比DFF暗室短得多的距离内创建远场环境，最大限度地降低OTA路径损耗，保证更好的信噪比(SNR)。
虽然这项技术听起来很容易实现，但暗室的真实性和抛物面反射器的准确性成为实现目标的挑战。
选择DFF或CATR暗房
DFF暗室和CATR暗室之间的选择取决于DUT功率水平和天线配置，并将显著影响OTA路径损耗和测试成本。如下图，对于特定的频率，5cm的光圈大小是一个分水岭。当孔径尺寸超过5厘米时，在DFF暗室中观察到的路径损耗比在CATR暗室中观察到的要大得多。
作者:Khushboo Kalyani，翻译校对:刘东
编辑:jq
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