作為5G網絡的重要組成部分，5G NR毫米波全球最有可能優先部署在26GHz/28GHz/39GHz頻段。5G NR毫米波無線終端將使用多天線和波束成形技術，無線終端的天線陣列射頻指標需要OTA測量，羅德與施瓦茨公司的R&S NRPM OTA測試方案，配合R&S TS7124多天線屏蔽箱，可以讓研發和生產的用戶測試被測件多天線端口的輸出功率和波束成形的功能。

一、引言

3D/超高清視頻遠程呈現、虛擬現實等引領我們進入下一個沉浸式多媒體體驗時代的技術，需要我們擁有極致的，數千兆比特每秒（Gbps）的數據傳輸速率。在5G中，能夠實現這種極致無線寬帶體驗的技術關鍵，就是毫米波。在26GHz,28GHz和39GHz頻段毫米波有大量可用的高頻段頻譜，可提供數千兆比特每秒的極致數據傳輸速度的帶寬和容量，利用大規模天線陣列Massive MIMO配合波束賦形技術，使得毫米波可以應用于無線寬帶服務。使用毫米波的無線終端或模塊都不再提供射頻測試接口，因此無法采用傳統的傳導方法測試，而必須通過空口（OTA）測試。而微波測試系統很復雜，且微波測試儀器都非常昂貴，對很多使用者來說，不夠經濟實惠。

二、R&S NRPM OTA功率測試方案的組成

R&S NRPM OTA功率測試方案有以下幾部分組成：單極化天線模塊R&S NRPM-A81，三通道功率傳感器模塊R&S NRMP3，功率監控軟件R&S Power Viewer Plus，和用于屏蔽箱帶濾波功能的直通模塊R&S NRPM-ZD3，各部分間的關系如圖一所示：

圖一 NRPM OTA功率測試系統組成示意圖

R&S NRMP-A81是一個低反射，單極化的Vivaldi天線，支持的頻率范圍從22GHz到81GHz，能完全覆蓋5G NR的頻率范圍。同時R&S NRPM-A81天線上集成了用于功率測量的二極管檢波器，直接在天線端完成功率測量，不需要額外的射頻線和適配器，出廠時已完成增益補償校準。與傳統天線系統相比，NRPM-A81體積更小，測試不確定度更小，使得測試系統配置更簡化，測量更穩定，精度更高。

R&S NRPM3是一個三通道傳感器模塊，它有三個通道，能同時處理來自三個NRPM-A81天線模塊測到的功率值。

R&S Power Viewer Plus是一套功率監視的windows軟件，能同時顯示多個天線模塊的連續測試功率值或測試功率曲線（測試界面如圖二所示）。它最多支持同時連接4個NRPM3傳感器，顯示12個天線模塊測試的平均功率值或測量曲線。R&S NRPM3傳感器模塊通過USB接口連接到安裝有R&S Power Viewer Plus的電腦，如果被測件需要測試超過3個以上的天線時，就可以通過增加NRPM3的方式來滿足多天線測試需要。

圖二 R&S Power Viewer Plus測試界面

R&S NRPM-ZD3是一個用于屏蔽箱帶濾波功能的直通模塊，與屏蔽箱匹配，它用于將三個NRMP-A81天線模塊合成到一個連接器口，接入到屏蔽箱外面的NRPM3傳感器。

三、R&S TS7124屏蔽箱

屏蔽箱是射頻測試中必不可少的，它能夠減少射頻干擾，使得測試結果更可靠。R&S TS7124屏蔽箱（如下圖三所示）是羅德與施瓦茨公司開發的一套高隔離度，緊湊型屏蔽箱。

TS7124的箱體尺寸按照工業化標準設計，能集成到產線常見的19”機柜中；箱體屏蔽性能非常優秀，6GHz以內屏蔽性能達80dB以上，67GHz以內屏蔽性能達65dB以上；屏蔽箱門可以手動開合，也可以使用氣動部件實現程序自動化控制開合，滿足客戶的多樣化需求。

TS7124內部設計了獨特的天線支架（圖三中間圖示），該支架可以安裝多達6個NRMP-A81天線模塊，且每個天線模塊的位置可以在多個位置和角度進行調節，能夠滿足對被測件進行功率測試及2D和3D的多天線Beamforming功能測試。

圖三 R&STS7124屏蔽箱

四、Beamforming功能測試

我們可以使用一個NRMP-A81（如圖四左圖示）來測試在特定方位的被測件的絕對功率。如果測試被測件天線的2D Beamforming功能，可以將多個NRMP-A81間隔一定的距離和角度放在同一個水平方向上（如圖四中圖所示），每個NRMP-A81都能夠測量到被測件所有天線的總平均功率，當被測件的天線指向某個NRMP-A81時，該NRMP-A81測到的平均功率必然是最高的，這樣可以判斷被測件的Beamforming功能是否正常。同樣的，如果測試被測件天線的3D Beamforming功能，可以在垂直方向根據需要放置多組2D Beamforming測試的NRMP-A81（如圖四右圖所示），通過Power Viewer Plus監測所有NRMP-A81天線模塊的平均功率來判斷被測件天線的波束指向，配合被測件波束指向的控制，實現3D Beamforming功能的測試。

圖四 Beamforming天線測試示意圖

五、結束語

羅德與施瓦茨公司的NRPM OTA功率測試方案，配合R&S TS7124屏蔽箱，構成了一套緊湊的，高可靠性的5G NR毫米波OTA功率測試方案。該方案結構簡單，經濟實惠，能滿足客戶對5G毫米波終端的實驗室和產線OTA常規功率測試的需求。