R&S公司的5GNR毫米波多天线OTA功率测试方案

袁建立　罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

1　引言

3D/超高清视频远程呈现、虚拟现实等引领我们进入下一个沉浸式多媒体体验时代的技术，需要我们拥有极致的，数千兆比特每秒（Gbit/s）的数据传输速率。在5G中，能够实现这种极致无线宽带体验的技术关键就是毫米波。在26、28和39GHz频段毫米波有大量可用的高频段频谱，可提供数千兆比特每秒的极致数据传输速度的带宽和容量，利用大规模天线阵列Massive M IMO配合波束赋形技术，使得毫米波可以应用于无线宽带服务。使用毫米波的无线终端或模块都不再提供射频测试接口，因此无法采用传统的传导方法测试，而必须通过空口（OTA）测试。而微波测试系统很复杂，且微波测试仪器都非常昂贵，对很多使用者来说，不够经济实惠。

2　R&SNRPMOTA功率测试方案的组成

R&SNRPM OTA功率测试方案有以下几部分组成：单极化天线模块R&SNRPM-A81、三通道功率传感器模块R&SNRMP3、功率监控软件R&SPowerViewer Plus和用于屏蔽箱带滤波功能的直通模块R&S NRPM-ZD3，各部分间的关系如图1所示。

图1　NRPM OTA功率测试系统组成示意图

R&SNRMP-A81是一个低反射、单极化的Vivaldi天线，支持的频率范围从22～81GHz，能完全覆盖5G NR的频率范围。同时，R&S NRPM-A81天线上集成了用于功率测量的二极管检波器，直接在天线端完成功率测量，不需要额外的射频线和适配器，出厂时已完成增益补偿校准。与传统天线系统相比，NRPM-A81体积更小，测试不确定度更小，使得测试系统配置更简化，测量更稳定，精度更高。

R&SNRPM 3是一个3通道传感器模块，它有3个通道，能同时处理来自3个NRPM-A81天线模块测到的功率值。

R&S Power Viewer Plus是一套功率监视的W indows软件，能同时显示多个天线模块的连续测试功率值或测试功率曲线。它最多支持同时连接4个NRPM 3传感器，显示12个天线模块测试的平均功率值或测量曲线。R&SNRPM 3传感器模块通过USB接口连接到安装有R&SPowerViewerPlus的电脑，如果被测件需要测试超过3个以上的天线时，就可以通过增加NRPM 3的方式来满足多天线测试需要。

R&SNRPM-ZD3是一个用于屏蔽箱带滤波功能的直通模块，与屏蔽箱匹配，它用于将3个NRMP-A81天线模块合成到一个连接器口，接入到屏蔽箱外面的NRPM 3传感器。

3　R&STS7124屏蔽箱

屏蔽箱是射频测试中必不可少的，能够减少射频干扰，使得测试结果更可靠。R&STS7124屏蔽箱是罗德与施瓦茨公司开发的一套高隔离度、紧凑型屏蔽箱（见图2）。

TS7124的箱体尺寸按照工业化标准设计，能集成到产线常见的19’机柜中；箱体屏蔽性能非常优秀，6GHz以内屏蔽性能达80dB以上，67GHz以内屏蔽性能达65dB以上；屏蔽箱门可以手动开合，也可以使用气动部件实现程序自动化控制开合，满足客户的多样化需求。

TS7124内部设计了独特的天线支架，该支架可以安装多达6个NRMP-A81天线模块，且每个天线模块的位置可以在多个位置和角度进行调节，能够满足对被测件进行功率测试及2D和3D的多天线Beam forming功能测试。

图2　R&STS7124屏蔽箱

4　Beam forming功能测试

可以使用一个NRMP-A81来测试在特定方位的被测件的绝对功率（见图3）。如果测试被测件天线的2D Beam forming功能，可以将多个NRMP-A81间隔一定的距离和角度放在同一个水平方向上，每个NRMPA81都能够测量到被测件所有天线的总平均功率，当被测件的天线指向某个NRMP-A81时，该NRMP-A81测到的平均功率必然是最高的，这样可以判断被测件的Beam forming功能是否正常。同样，如果测试被测件天线的3DBeam forming功能，可以在垂直方向根据需要放置多组2DBeam forming测试的NRMP-A81，通过PowerViewerPlus监测所有NRMP-A81天线模块的平均功率来判断被测件天线的波束指向，配合被测件波束指向的控制，实现3DBeam forming功能的测试。

目前饲料加工常用的是锤片式粉碎机。锤片式粉碎机的适应性很强，通过调整粉碎机的参数可生产各种粒度的颗粒，可适用于各种各样的原料，设备投入成本低，维护费用低，相对容易操作。但它是通过筛片孔径控制粒度，物料粒度都小于筛片孔径，加工过程中高速旋转时容易造成很大一部分物料粒度远远小于筛片孔径，造成物料粒径不均匀[3]。在生产实践中通过降低转子转速调整物料粒度又导致制粒后粒度不整齐，均匀性差，并存在能量利用率低、电耗高、产热、粉尘多、噪音大等缺陷。

图3　Beam forming天线测试示意图

5　结束语

罗德与施瓦茨公司的NRPM OTA功率测试方案配合R&STS7124屏蔽箱，构成了一套紧凑的，高可靠性的5GNR毫米波OTA功率测试方案。该方案结构简单，经济实惠，能满足客户对5G毫米波终端的实验室和产线OTA常规功率测试的需求。