Caratterizzazione più rapida dei frontend RF 5G

Più bande di frequenza e gamme dinamiche più ampie aumentano il numero di punti di test necessari per la caratterizzazione e la produzione dei più recenti frontend RF (RFFE). Gestire attivamente i tempi e i costi dei test mantenendo la qualità è più importante che mai.

Panoramica del sistema di test SBT
Panoramica del sistema di test R&S®SBT
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Attività da eseguire

L’aggiornamento delle infrastrutture e delle apparecchiature degli utenti per il 5G è attualmente uno dei temi più caldi nella tecnologia delle comunicazioni. La realizzazione di un efficace stadio d'ingresso (frontend) a radiofrequenza è un'attività molto importante per le connessioni wireless. Gli aspetti chiave per avere successo in un campo altamente competitivo sono il time-to-market e la progettazione pensata per il collaudo, affinché si possano ottimizzare i costi di produzione. State lavorando su come caratterizzare e realizzare più rapidamente i prodotti alle condizioni tecniche e finanziarie date. La velocità di test non è una novità per voi. Cicli di prodotto più brevi richiedono nuove idee che migliorino la produttività dei test da effettuare per la caratterizzazione.

Soluzione Rohde & Schwarz

L’esecuzione parallela di attività di test utilizzando apparecchiature RF veloci, insieme alle nostre routine ottimizzate di elaborazione del segnale multithreaded basate sul server R&S®SBT, sono sufficienti a garantire sia la velocità di esecuzione che la scalabilita per migliorare il tasso di utilizzo degli strumenti.

Diamo un’occhiata passo dopo passo

Le tradizionali routine di caratterizzazione e collaudo in produzione passano attraverso ogni fase di test in sequenza. Dopo aver completato un passo, segue quello successivo. Il miglioramento dei tempi di collaudo è spesso accompagnato da una riduzione della profondità o dell’accuratezza del test, che può portare a un aumento del tasso di guasto nelle operazioni successive.
Senza sacrificare l’accuratezza pur mantenendo un livello di qualità necessario, ogni fase o sottoattività richiede un tempo minimo. Nelle misure RF, vi è tipicamente un compromesso fra una gamma dinamica più ampia e tempi di sweep più rapidi, che si traduce direttamente nell’accuratezza della misura rispetto alla velocità di test.
Per svolgere una tipica attività di caratterizzazione su ampiezza e frequenza, lo stesso test è eseguito a ogni passo. Può essere utile esaminare la durata di ogni sottoattività per scoprire dove si perde tempo.

Processo sequenziale
Processo sequenziale
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Vediamo l’esempio concreto della creazione di una mappa delle prestazioni EVM in frequenza e ampiezza

Sono necessarie varie sottoattività per ottenere il risultato relativo ad ogni punto per ampiezza e frequenza. Il dispositivo di acquisizione deve regolare il suo ingresso RF per ottenere le migliori prestazioni e poi registrare il segnale. Il segnale registrato è sottoposto a post-elaborazione per calcolare l’EVM. Nel caso del 5G, è un'attività che può richiedere molto tempo, dato che stiamo lavorando con una struttura complessa del segnale.
Mentre l’EVM viene calcolato, il sistema RF è tipicamente inattivo.
Invece di eseguire ogni sottoattività in sequenza, vale la pena di cercare ogni possibilità di esecuzione parallela. Nel nostro esempio, idealmente disaccoppiamo l’acquisizione dei dati con lo strumento RF e la valutazione dei dati I/Q per ottenere l’EVM.
In pratica, il dispositivo di acquisizione livella e campiona automaticamente i dati RF (sottoattività 1 e 2). Il file I/Q acquisito viene trasferito a un server per effettuare un’ulteriore elaborazione, mentre lo strumento può passare alla fase successiva della caratterizzazione in frequenza e ampiezza.

Parallelizzazione
Parallelizzazione
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La parallelizzazione aumenta significativamente il tasso di utilizzo dello strumento, garantendo un migliore utilizzo dell’investimento e accorciando i tempi di collaudo.
Ipotizzando un server potente con più core che esegue i calcoli EVM, non solo un lavoro ma più lavori saranno eseguiti contemporaneamente. La gestione dei pacchetti di dati e la programmazione dei lavori sono effettuate automaticamente dall’applicazione di test basata su server R&S®SBT.

Parallelizzazione e più dispositivi di registrazione multipli
Parallelizzazione e più dispositivi di registrazione multipli
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I frontend 5G possono includere non una sola ma più uscite RF per applicazioni MIMO e beamforming di massa. I dispositivi altamente integrati rispondono a questa esigenza offrendo quattro o più canali RF. Per aumentare la velocità di test, idealmente più dispositivi di acquisizione RF registrano i dati su più porte DUT contemporaneamente per migliorare la parallelizzazione. Ogni dispositivo di acquisizione invia i dati acquisiti al server per la valutazione dell'EVM. Il sistema R&S®SBT si occupa del resto, garantendo i risultati più rapidi.

Confronto tra i diversi approcci
Confronto tra i diversi approcci
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Eseguiamo un test concreto per vedere i risultati
Stiamo esaminando una valutazione 5G RFFE che copre 59 punti di ampiezza. Per ogni punto, calcoliamo ACLR, EVM e SEM sulla base di un frame con larghezza di banda di 100 MHz 5G a pieno carico (10 ms). Utilizziamo strumenti di misura di fascia media - il generatore di segnali vettoriali R&S®SMBV100B e l’analizzatore di spettro e segnali R&S®FSVA3000. L’approccio tradizionale, in cui tutte le sottoattività si svolgono in sequenza, richiede ovviamente il tempo più lungo. La separazione della valutazione dei dati e della registrazione RF velocizza le cose. In base alle capacità del PC o del server, i lavori che calcolano i risultati sono eseguiti in parallelo. L’effetto positivo si adatta perfettamente alle prestazioni e al numero di core della CPU disponibili. Le nostre misurazioni mostrano fattori di miglioramento che vanno da 3 a più di 5, che si traducono in una caratterizzazione più breve di oltre 5 volte sul dispositivo in esame.

Riassunto

La combinazione di test basati su server R&S®SBT e strumenti RF veloci consente di ottenere tempi di caratterizzazione molto più brevi e di effettuare collaudi produzione molto più velocemente senza compromettere la sensibilità, la copertura del test o l’accuratezza e la ripetibilità, migliorando al contempo l’utilizzo delle apparecchiature e riducendo i costi. La produttività della linea di produzione è aumentata e il tempo di caratterizzazione viene ridotto al minimo.

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