摘要

無線技術在過去的20年裏快速從3G發展到4G，現在已到了5G的時代。有一個技術問題一直貫穿這一發展的過程
，即高頻器件的自動校準測試。

 

RF ATE和現場測試係統麵臨的最困難的挑戰是校準、可重複性和測試結果的關聯度。未來的無線技術的發展需要5G NR器件。Teledyne e2v的四通道多輸入端口ADC利用非並行片上高頻交叉點開關輸入電路技術，使用戶可在RF ATE和/或現場測試環境中使用自動校準和測量技術。

 

Teledyne e2v的EV12AQ605和EV10AQ190（采用交叉點開關輸入電路技術的12位和10位四通道ADC）使RF ATE和現場測試設備的開發可以集中於單通道和多端口5G NR設備的自動校準測試和測量。

 

兩代之間的問題

 

5G是通信行業的第五代蜂窩網絡技術標準，從2019年開始在世界範圍應用。5G是現在大多數手機使用的4G網絡的繼任者，帶寬更大，下載速度高達10 Gbit/s。 由於帶寬的增加
，現在的4G手機將無法使用新的網絡，這種新的網絡需要支持5G的無線設備。另一方麵，5G也需要兼容諸如帶寬等所有的4G網絡需求。因此

，為了保證廣泛的服務，5G網絡將工作在三種頻段：低頻段
、中頻段和高頻段。

 

低頻段5G(也稱作次1 GHz)使用和4G(600-700 MHz)相似的頻率範圍
，可支持稍高於4G的下載速度(30-250 Mbit/s)。

 

中頻段5G(也稱作次6 GHz)的頻率範圍是2.5-3.7 GHz(下載速度是100-900 Mbit/s)。這一服務將在2020年覆蓋大多數的大城市區域。

 

高頻段5G(也稱作毫米波)使用26、28或39 GHz的頻率。上述的5G頻段都在2020年經過測試，而新的中頻段(次6 GHz)預計在將來的幾個月或幾年內實現（當前有超過50個5G NR中頻段在世界範圍內使用）。

 

2018年，一個5G的行業聯合標準（第三代合作工程（3GPP))定義了使用5G NR(5G新無線電）軟件的係統。5G最終將支持大約每平方千米1M個設備，而現在的4G支持大約每平方千米100K個器件。當然，5G無線設備將兼容4G LTE功能，因為新的5G網絡將使用現有的4G網絡初步實現手機的連接。關鍵是
，未來的5G器件不僅需滿足不斷發展的5G性能需求，還需兼容之前的2G/3G/4G/5G(GSM/EDGE/CDMA/UMTS/WCDMA/LTE/LTEA/TD-SCDMA/TD-LTE等）。

 

因此，未來的5G NR ATE係統需使用一種可靠的、可重複的方式在較寬的頻率範圍測試器件的性能，這種方式需支持自動校準和測量以確保結果相互關聯並減少測試誤差。

 

誤差帶來的麻煩

 

參數化RF ATE測量環境DUT（測試的器件）外部的不確定度/誤差需要采用能準確並可靠測量DUT/產品性能的測量方法以提高測量的精確度。測試並量化測量的不確定度是獲得理想測量結果的關鍵。

 

一般來說，測量結果的準確度通常是值得懷疑的

，因為所有的測量都受物理和電氣環境的影響
，並受到使用的源/測試器件/儀器的限製。因而，測量的值永遠不會等於測試的DUT/性能的真實值。測量值和真實性能值之間的差別叫做誤差。依據誤差的來源（DUT外部），這zhe些xie誤wu差cha可ke被bei大da致zhi地di分fen為wei隨sui機ji誤wu差cha和he係xi統tong誤wu差cha。隨sui機ji誤wu差cha是shi隨sui機ji的de
，它ta們men來lai源yuan於yu測ce試shi設she備bei和he測ce試shi環huan境jing的de不bu可ke預yu測ce的de時shi間jian或huo空kong間jian變bian化hua。通tong常chang難nan以yi追zhui蹤zong和he量liang化hua隨sui機ji誤wu差cha如ru何he影ying響xiangDUT的測量結果。隨機誤差主要由RF ATE環境的變化引起，如溫度變化、連接變化
、儀器噪聲和失真，也包含連接和線纜的誤差。

 

係統誤差是可重複的誤差
，一般可以被修正
，但無法全部消除。係統誤差僅可被減小到某個程度。校準的概念通常指估算RF ATE測ce試shi環huan境jing中zhong的de係xi統tong誤wu差cha並bing修xiu正zheng。為wei了le成cheng功gong修xiu正zheng係xi統tong誤wu差cha，通tong常chang需xu要yao校xiao準zhun的de標biao準zhun或huo參can考kao的de器qi件jian。這zhe個ge標biao準zhun或huo參can考kao器qi件jian應ying該gai能neng以yi較jiao高gao的de精jing確que度du代dai表biao或huo複fu現xian某mou個ge測ce量liang流liu程cheng。校xiao準zhun流liu程cheng一yi般ban是shi用yong測ce量liang係xi統tong測ce量liang/測試這個標準/參考器件
，並將測量結果存儲為原始數據。通過比較這個標準/參考器件的原始測量數據和已知的數值
，可計算出係統誤差。這個誤差的值隨後被用於修正測量結果。不幸的是
，對於5G NR ATE測試設備
，包括DIB(設備接口板）、探針卡、線纜和連接等
，標準/參can考kao器qi件jian有you各ge種zhong各ge樣yang的de高gao頻pin率lv和he測ce試shi條tiao件jian

，這zhe使shi得de問wen題ti變bian得de非fei常chang複fu雜za。另ling一yi種zhong校xiao準zhun的de方fang法fa是shi定ding義yi一yi個ge參can考kao平ping麵mian。這zhe個ge參can考kao平ping麵mian是shi通tong過guo估gu算suan並bing修xiu正zheng測ce試shi係xi統tong環huan境jing的de係xi統tong誤wu差cha得de出chu。不bu幸xing的de是shi

，隨sui機ji誤wu差cha無wu法fa通tong過guo參can考kao平ping麵mian環huan境jing修xiu正zheng。當dang前qianRF/5G NR ATE和現場測試係統環境迫切需要一種使用自動/校準和測量技術為每個DUT創建一個參考平麵的解決方案。

 

獨立器件的自動校準和測試測量

 

為RFATE環境中的每個DIB(設備接口板)/DUT創建一個參考平麵需要定義一個校準流程（圖1a和1b)。 校準通常使用一套標準。理想狀態下，這個標準采用一個“金參考器件”DIB/DUT
，與通常的DIB/DUT測量(步驟2)相比
，其累計誤差隻有不到一半或四分之一（步驟1）。如果可得出這一誤差（ 步驟1），則可認為標準的累計測量方法足以滿足實際的DIB/DUT測試（步驟2）。一直維持RF ATE環境中不同的頻率、噪聲和電壓條件下最小的“金標準/參考器件”測量誤差是一件非常困難、耗時和昂貴的工作。