Mais bandas de frequências e maiores faixas dinâmicas aumentam o número de pontos de teste necessários para caracterização e produção dos mais recentes frontends de radiofrequência (RFFE). O gerenciamento ativo dos custos e do tempo de teste, juntamente com a manutenção da qualidade, são mais importantes do que nunca.
A atualização de infraestruturas e equipamentos de usuário para 5G é um dos tópicos mais discutidos atualmente em tecnologias de comunicação. Trata-se de fornecer o frontend de RF essencial para permitir a conexão sem fios. Os aspectos-chave para o sucesso nessa área altamente competitiva são o tempo de colocação no mercado e o projeto para testes com o objetivo de otimizar custos de produção. Todos procuram formas de caracterizar e fabricar produtos mais rapidamente dentro das condições financeiras e técnicas existentes. A velocidade em testes não é nenhuma novidade. Menores ciclos de produção requerem novas ideias que aprimoram o fluxo de testes na caracterização.
A execução paralela de tarefas de teste utilizando rápidos equipamentos de RF, juntamente com o processamento de sinais otimizado em vários caminhos com base em nossas rotinas de teste baseadas em servidor do R&S®SBT, são suficientes tanto para a velocidade de execução quanto para testes dimensionáveis para aprimorar a utilização de instrumentos.
Uma visão geral passo a passo
As rotinas tradicionais de produção e caracterização passam por todas as etapas de teste em sequência. Depois que uma etapa é concluída, a próxima etapa começa. O aprimoramento dos tempos de teste frequentemente é acompanhado pela redução da precisão ou profundidade dos testes, o que pode resultar em maiores taxas de falha na operação em um momento futuro.
Sem sacrificar a precisão e, ao mesmo tempo, mantendo um nível de qualidade necessário, todas as etapas ou subtarefas têm uma marca de tempo. Em medições de RF, geralmente existe a troca entre uma faixa dinâmica e tempos de varredura mais rápidos, o que se traduz diretamente em precisão de medição versus velocidade de teste.
Para uma caracterização típica por amplitude e frequência, o mesmo teste é realizado em todas as etapas. É importante examinar a duração de cada subtarefa e descobrir onde existe perda de tempo.
Vamos examinar um exemplo concreto da criação de um mapa de desempenho de magnitude vetorial de erro (EVM) por frequência e amplitude
Várias subtarefas são necessárias para obter o resultado a cada ponto de amplitude e frequência. O instrumento de captura precisa ajustar sua entrada de RF para o melhor desempenho e depois registrar o sinal. O sinal registrado é processado posteriormente para calcular a EVM. No caso de 5G, pode ser necessário muito tempo, pois o trabalho ocorre em uma estrutura de sinal complexa.
Enquanto a EVM é calculada, o sistema de RF geralmente permanece em espera.
Ao invés de realizar cada subtarefa em sequência, é importante procurar possibilidades de execução paralela. Em nosso exemplo, o ideal é desacoplar a captura de dados pelo instrumento de RF e a avaliação dos dados I/Q para obter a EVM.
Na prática, o instrumento de captura automaticamente nivela e recolhe amostra dos dados de RF (subtarefas 1 e 2). O arquivo I/Q capturado é transferido para um servidor para processamento adicional, enquanto o instrumento pode passar para a próxima etapa de caracterização por frequência e amplitude.
A paralelização aumenta significativamente a taxa de utilização dos instrumentos, assegurando melhor aproveitamento do investimento e reduzindo o tempo de teste.
Considerando um potente servidor com múltiplos núcleos realizando cálculos de EVM, não somente uma tarefa, mas sim várias, serão executadas ao mesmo tempo. O processamento dos pacotes de dados e o agendamento de tarefas é feito automaticamente pelo aplicativo de testes baseado em servidor R&S®SBT.
Paralelização combinada com múltiplos instrumentos de aquisição
Os frontends 5G podem incluir não somente uma, mas sim múltiplas saídas de RF para Massive MIMO e aplicações com formação de feixe. Instrumentos altamente integrados satisfazem essa demanda ao oferecer quatro ou mais canais de RF. Para aumentar a velocidade de teste, o ideal é que múltiplos instrumentos de captura de RF adquiram dados em múltiplas portas do dispositivo em teste (DUT) ao mesmo tempo para aprimorar a paralelização. Cada instrumento de captura envia os dados adquiridos ao servidor para avaliação da EVM. O R&S®SBT cuida de todo o resto, assegurando os resultados de teste mais rápidos.
Vamos fazer um teste concreto para ver os resultados
Vamos examinar uma avaliação RFFE de 5G cobrindo 59 pontos de amplitude. Para cada ponto, calculamos ACLR, EVM e SEM com base em uma trama de 5G com largura de banda de 100 MHz totalmente carregada (10 ms). Utilizamos instrumentos de médio alcance – o gerador vetorial de sinais R&S®SMBV100B e o analisador de espectro e sinal R&S®FSVA3000. A abordagem tradicional, em que todas as subtarefas são executadas em sequência, demanda nitidamente mais tempo. Separar o registro de RF e a avaliação de dados acelera o processo. Com base na capacidade do PC ou do servidor, as tarefas que calculam resultados são realizadas paralelamente. O efeito claramente aumenta de maneira proporcional ao desempenho e o número de núcleos do CPU disponível. Nossas medições demonstram fatores de aprimoramento de 3 até mais de 5, o que se traduz em uma execução de caracterização mais de 5 vezes mais curta no dispositivo em teste.
A combinação de testes baseados em servidor R&S®SBT e rápidos instrumentos de RF permite tempos de caracterização muito menores e testes de produção mais rápidos, sem comprometer a sensibilidade, reprodutibilidade, precisão ou cobertura do teste, ao mesmo tempo em que aprimoram a utilização do equipamento e reduzem os custos. O fluxo de produção é aumentado e o tempo de caracterização é reduzido ao mínimo.
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