Charakterisierung von 5G-Komponenten

Wie Messtechniklösungen von Rohde & Schwarz den Herstellern von Komponenten dabei helfen, die Anforderungen von 5G NR zu erfüllen

Für 5G sind zwei Frequenzbänder vorgesehen: das Sub-6-GHz-Spektrum und der Millimeter-Wellenlängenbereich. Branchenexperten gehen davon aus, dass die Sub-6-GHz-Bänder das Rückgrat des 5G-NR-Netzwerks bilden werden. Für den Bereich unterhalb von 6 GHz mit Kanalbandbreiten von bis zu 100 MHz können die Komponentenhersteller auf ihre Erfahrungen mit dem aktuellen 4G-Frequenzbereich zurückgreifen und die neuesten Technologien weiterentwickeln und verbessern.

R&S®ZNBT Vektornetzwerkanalysator mit analogem Beamforming-Chipsatz
R&S®ZNBT Vektornetzwerkanalysator mit analogem Beamforming-Chipsatz
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Die Nutzung von Millimeterwellenfrequenzen ist für die Realisierung der Ultrahochgeschwindigkeitsvision von 5G NR entscheidend. Höhere Frequenzbänder zusammen mit erweiterten Bandbreiten im Millimeterwellenbereich stellen wesentlich höhere Anforderungen an die Komponenten der 5G-Kommunikationsgeräte und -systeme wie beispielsweise Filter, Mischer, Verstärker, analoge Beamforming-Chipsätze und Antennen. Da die Strahlformung bei 5G eine Standardfunktion sein soll, wird für die neuen Beamforming-Chipsätze eine schnelle und effektive Mehrtor-Testlösung für die Vektornetzwerkanalyse benötigt.

Ihre Testherausforderungen bei 5G

Die hauptsächlichen Herausforderungen bei der Charakterisierung von 5G-Komponenten sind:

  • Hoher Bandbreitenbedarf: Die digitale Vorverzerrung (Digital Predistortion, DPD) für HF-Leistungsverstärker erfordert ein Vielfaches der Signalbandbreite, um den linearen Bereich zu erweitern.
  • Millimeterwellenfrequenzen führen zu Herausforderungen bei Komponententests: Der hohe Dynamikbereich, der von niedrigeren HF-Frequenzen bekannt ist, muss beibehalten werden, um bis in den Millimeterwellenbereich eine vergleichbare Schalter- und Filter-Performance zu erzielen.
  • Aufgrund des höheren Integrationsgrads entfallen die herkömmlichen Testanschlüsse: Wegen der wesentlich höheren Integration mehrerer Funktionen in einem Modul, die für die Strahlformung notwendig ist, werden leitungsgebundene Messungen durch OTA-Messungen abgelöst, z. B. für integrierte HF-Frontends mit „Antenna in Package“ (AiP).
  • Komponenten mit mehreren Anschlüssen: Strahlformungskomponenten unterstützen mehrere Antennen gleichzeitig, so dass Netzwerkanalysatoren mit mehreren Messtoren benötigt werden.
  • Analysen bei Frequenzbändern bis 80 GHz: Für die Komponentencharakterisierung wird häufig ein breiter Frequenzbereich von einigen MHz bis in den zweistelligen GHz-Bereich benötigt.

Vorteile der 5G-Testlösungen von Rohde & Schwarz

  • Ideal für Tests von Verstärkern mit digitalen Breitbandsignalen: Der Breitband-Vektorsignalgenerator R&S®SMW200A mit einem Frequenzbereich von bis zu 40 GHz und der Breitband-Signal- und Spektrumanalysator R&S®FSW mit einem Frequenzbereich von bis zu 90 GHz bieten beide eine interne Signalbandbreite von bis zu 2 GHz.
  • Messungen über die Luftschnittstelle (Over-the-air, OTA): individuell anpassbare schlüsselfertige Lösungen auf Basis des branchenführenden Antennentestsystems R&S®ATS1000.
  • Komponententests mit fünf oder mehr Messtoren: Einzigartige, echte Mehrtor-Vektornetzwerkanalysatoren wie der R&S®ZNBT vereinfachen dank der Möglichkeit der simultanen Verwendung aller Messtore die Kalibrierung und Bedienung.
  • Ideal für alle Anwendungen in der Forschung, insbesondere in Frequenzbereichen oberhalb von 40 GHz: Der Vektornetzwerkanalysator R&S®ZVA mit einem Frequenzbereich von bis zu 110 GHz zeichnet sich durch einfache Bedienung, eine hohe Messgeschwindigkeit, vielfältige Funktionen und große Flexibilität aus. Mit vier internen (phasenkohärenten) Quellen bis zu 67 GHz ermöglicht der R&S®ZVA mit vier Messtoren beispielsweise schnelle Zweiton-Messungen für Verstärker und Mischer. Dadurch werden externe Mischer unnötig.
  • Der R&S®ZVA110 ermöglicht Millimeterwellenmessungen von 10 MHz bis 110 GHz in einem kontinuierlichen Sweep mit hoher Stabilität und bei einfacher Konfiguration. In Verbindung mit den R&S®ZVA-Zxx Millimeterwellenkonvertern werden alle gängigen Hohlleiterbänder bis 500 GHz abgedeckt.

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