위상 배열 안테나용 빔포머 IC 검증

목표

위상 배열 안테나를 이용한 빔포밍은 항공우주 및 방위 산업에서 레이더 및 전자전에 일반적으로 사용되는 기술입니다. 위상 배열 빔포밍은 위성 통신 및 5R NR에서 기본 개념이 되어가고 있습니다.

캐리어 주파수가 높아질수록 안테나 소자의 크기가 작아지기 때문에 피드 회로를 위한 공간은 줄어들고, 크기 감소에 대한 압박이 커집니다. 빔폭을 좁히기 위해 위상 배열 시스템의 안테나 소자 수가 증가합니다. 엘리먼트 피드의 비용과 크기가 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다.

통합 RF 빔포밍 IC에는 path당 위상 및 게인 조정과 TX 및 RX 채널의 증폭 기능이 있습니다.

이러한 빔포머 IC는 하나의 입력 신호에서 4개 이상의 안테나 소자를 지원합니다. 전체 특성 분석과 교정을 수행하려면 모든 포트를 동시에 평가해야 합니다.

로데슈바르즈 솔루션

고급 멀티포트 VNA(벡터 네트워크 분석기)로 이 요구사항을 충족할 수 있습니다. 빔포머 IC의 모든 RF 포트에 병렬 연결할 경우 모든 개별 채널과 빔포머 IC의 상대적 동작을 빠르고 직접적으로 평가할 수 있습니다. 최대 24개 포트까지 동시 측정이 가능하여 빔포밍 IC를 완벽히 특성 분석하고 모든 안테나 연결을 모니터링하면서 교차-상관 효과를 확인할 수 있습니다.

빔포밍 적용 사례에서는 각 path의 위상을 정밀하게 제어해야 합니다. DUT에 통합된 고분해능 위상 시프터를 적용하면 분해능을 몇 도 단위로 낮추어 정확한 빔스티어링이 가능합니다. path별 레벨 조정이 가능하므로 생성된 빔의 사이드 로브를 억제할 수 있습니다. 고성능 VNA는 매우 정확한 절대/상대 위상 및 레벨 측정을 수행할 수 있습니다. 안테나에 대한 빔포머 IC의 임피던스 매칭 확인은 VNA의 기본 작업입니다.

일반적으로 TX 및 RX path는 별도로 테스트합니다. 두 path 모두 빔포밍을 위한 위상 및 레벨 조정이 포함됩니다. RX path에는 LNA(Low Noise Amplifier)가 포함되며 TX path에는 추가 외부 전력 증폭기의 드라이버 또는 최종 단계로 작동할 수 있는 출력 RF 전력 증폭기가 포함됩니다. 두 가지 톤으로 선형 범위, 압축점, 혼변조를 정의하는 초기 테스트는 공통 테스트 플랫폼을 사용하여 최적으로 수행할 수 있습니다.

VNA는 스위치부터 증폭기까지 빔포머 IC 내 각 기능 블록을 특성 분석합니다. 안정적이고 정확한 빔포밍을 위해서는 위상 및 레벨의 선형성과 안정성이 중요합니다. 예를 들어 온도 효과를 보상하려면 DUT를 다양한 조건에서 특성 분석하여 최종 적용 사례에 사용되는 교정 데이터를 조회 테이블로 만들어야 합니다.

5G NR, 위성 통신 등 Wideband 변조 신호의 특수 요구사항

좋은 사용자 경험을 보장하려면 신호 품질이 표준에 따른 요구사항을 충족해야 합니다. 통합 증폭기는 낮은 비트 오류율의 데이터 전송이 가능하도록 EVM 및 ACLR 요구사항을 충족해야 합니다.

로데슈바르즈는 밀리미터파 대역(5G 대역 포함)을 지원하며, 통합 증폭기의 특성 분석이 가능한 강력한 Wideband 테스트 솔루션을 제공합니다.