Messen und Optimieren der Charakteristiken der einzelnen Elemente einer Gruppenantenne zur Steigerung der Beamforming-Performance bei den 5G-Millimeterwellen-Modems SDX50 und SDX55 von Qualcomm.
Mit 5G im Millimeterwellen-Bereich sind signifikant höhere Datenraten möglich. Allerdings unterliegt die Signalausbreitung bei hohen Frequenzen einer starken Dämpfung. Daher ist die Beamforming-Technologie von entscheidender Bedeutung, um die Signalverstärkung zu steigern und so die Funkfelddämpfung zu kompensieren.
Beim Beamforming korrelieren Phase und Amplitude der einzelnen Antennenelemente miteinander, um den idealen Strahl zu erzeugen. Daher hat die Charakterisierung und Verifizierung eines jeden Antennenelements große Auswirkungen auf die gesamte Beamforming-Performance.
Aufgrund einer Vielzahl von Faktoren, die sich auf die Beamforming-Performance auswirken, wird dieser Prozess üblicherweise während der Entwicklung eines neuen Endgeräts durchgeführt. Zu diesen Faktoren gehören das Gehäuse, das Modem, die Antenne und sogar das Hardware-Layout des Endgeräts. Aus diesem Grund wird ein „Referenzgerät“ vor der Massenproduktion charakterisiert und verifiziert. Zudem werden die Geräte während der Produktion stichprobenartig geprüft. Die Strahlcharakterisierung kann im Grunde als das FR2-Äquivalent der Endgerätekalibrierung bei Legacy-Technologien gesehen werden.
Der gesamte Prozess der Strahlcharakterisierung und -verifizierung wird durch das Qualcomm Development Acceleration Resource Toolkit (QDART) mit von Qualcomm zertifizierten Geräten wie der R&S®ATS1800C Antennenmesskammer und dem R&S®CMP200 Radio Communication Tester automatisiert.
Vorgehensweise
Die Abbildung unten zeigt den kompletten Hardware-Aufbau sowohl für die Strahlcharakterisierung als auch die Strahlverifizierung. Der Prüfling wird auf einem 3D-Drehstand innerhalb der R&S®ATS1800C Kammer befestigt. Die Messungen werden mit dem R&S®CMP200 Radio Communication Tester über die Luftschnittstelle durchgeführt, während die Testverfahren durch das QDART auf dem Steuer-PC automatisiert ablaufen. Darüber hinaus dient das QDART zum Konfigurieren des Prüflings und zum Sammeln der Messdaten.
Sowohl bei der Strahlcharakterisierung als auch bei der Strahlverifizierung wird der Prüfling für die Übertragung der Signale konfiguriert, während der R&S®ATS1800C 3D-Drehstand entlang beider Achsen rotiert, um die Strahlcharakteristiken bei allen erforderlichen Ausrichtungen des Prüflings zu bestimmen. Die Signale werden mit dem R&S®CMP200 Radio Communication Tester gemessen, die Ergebnisse werden im Steuer-PC zur weiteren Verarbeitung gespeichert.
Das Ziel der Strahlcharakterisierung ist die Identifizierung der Strahleigenschaften, sodass eine Kalibriermatrix erzeugt und im Prüfling implementiert werden kann. Anschließend werden die Strahleigenschaften nochmals beim Prozess der Strahlverifizierung untersucht. Dieses Mal werden die gemessenen Signale mit Benchmark-Zahlen verglichen, um die Beamforming-Performance des Prüflings zu verifizieren. Dieselbe Kalibriermatrix lässt sich dann auf die in der Produktion massenhaft gefertigten Geräte anwenden, mit Hilfe des Strahlverifizierungsprozesses können Stichproben durchgeführt werden.
R&S®CMP200 Radio Communication Tester und R&S®CMPHEAD30
R&S®CMP200 Radio Communication Tester
Der R&S®CMP200 ist ein ZF-Tester, der die Funktionalitäten eines Vektorsignalanalysators und Arbiträrgenerators vereint. Durch das innovative Split-Konzept sind mit R&S®CMP200 und R&S®CMPHEAD30 hochgenaue Messungen im Millimeterwellen-Bereich möglich.
R&S®ATS1800C kompakte 5G-NR-Millimeterwellen-Messkammer auf Basis einer Antennenkompaktmessanlage (CATR)
R&S®ATS1800C kompakte 5G-NR-Millimeterwellen-Messkammer auf Basis einer Antennenkompaktmessanlage (CATR)
Die R&S®ATS1800C zeichnet sich durch ein einzigartiges, vertikales CATR-Design aus und bietet nicht nur ein ausgezeichnetes Quiet-Zone-Stellflächen-Verhältnis. Im Vergleich zu horizontalen Kammern ist auch die Befestigung von schwereren Prüflingen möglich. Somit lassen sich Smartphones, Tablets oder sogar Laptops am extrem schnellen und robusten 3D-Drehstand montieren und testen.
Wesentliche Merkmale und Vorteile
Die Strahlcharakterisierung und -verifizierung ist für 5G-Millimeterwellen-Geräte unabdingbar. Sie entspricht der Endgerätekalibrierung bei Legacy-Technologien. Die Kombination aus R&S®ATS1800C CATR-basierter, kompakter 5G-NR-Millimeterwellen-Messkammer und dem R&S®CMP200 Radio Communication Tester ermöglicht zusammen mit R&S®CMPHEAD30 eine exakte, schnelle und effiziente Strahlcharakterisierung in einem idealen und kompakten Umfeld. Darüber hinaus ist die Komplettlösung von Qualcomm validiert und empfohlen. Als international agierendes Unternehmen bietet Rohde & Schwarz weltweiten Service und Support, damit Sie Ihren Messaufbau zur Strahlcharakterisierung einrichten und auf höchstem Leistungs- und Qualitätsniveau betreiben können.
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