波束赋形集成电路测试解决方案 - 加速 5G 毫米波元器件表征

加速 5G 毫米波元器件表征

波束赋形是 5G 毫米波通信系统中使用的一项关键技术，它使用相控阵天线发送聚焦信号，能够在 FR2（毫米波）频段实现可靠、高效的通信。波束赋形集成电路在这个通信系统中发挥着核心作用。波束赋形集成电路是一个多端口的模块器件，可将多向发射机/接收机模块整合到连有许多天线的射频前端中。这些模块包括移相器、步进衰减器、功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）。在某些情况下，未来的集成电路还将包括变频器。

为了确保高效和可靠的 5G 毫米波通信，设计人员需要在从设计到验证再到制造的整个工作流程，在线性和非线性条件下对波束赋形集成电路的关键元器件进行严格的性能测试。因此，他们必须使用能够在毫米波频段提供高精度测量的测试解决方案，以及能够快速执行元器件级和系统级仿真的仿真工具来进行设计和验证。

解决波束赋形集成电路测量的关键挑战

波束赋形集成电路是一个非常复杂的器件，因此在从早期设计到验证再到制造的整个工作流程中都需要进行测试。

1. 早期设计阶段

• 功率放大器信元评测
• 非线性评测
• 建模

2. 设计验证阶段

• S 参数
• 压缩（P1dB）
• 互调失真
• 谐波失真
• 杂散
• 噪声系数
• EVM
• ACPR

3. 制造阶段

• 测试要求包含在设计和验证阶段执行的测试中。

成功执行这些测量需要解决许多挑战，包括：

多端口和多方向测量

覆盖毫米波频率的多端口矢量网络分析仪使用户能够测量波束赋形集成电路的 S 参数。但是，如需执行非 S 参数测量（例如失真和噪声系数测量），则必须使用支持多方向测量的专用定制开关测试仪。定制开关测试仪使用户能够突破测量路径中的硬件配置限制，这些限制通常只允许对参数执行单向测量。

宽带调制信号的非线性度评测

在 FR2 中，5G NR 信道带宽最宽可以达到 400 MHz，聚合的信道带宽可以高达1.2 GHz。使用传统的信号源和分析仪无法在如此宽的带宽上生成调制信号以及进行 EVM和 ACPR 分析。

精确、可重复的测量

为了满足 5G NR 严格的性能要求，测量仪器需要在毫米波频率提供高精度的测量。尤其是仪器的剩余 EVM 必须非常低，这样才能满足 5G 元器件测试的关键要求。此外，电缆和连接器的损耗和失配也会极大影响宽带毫米波测量的精度和可重复性。要完全消除这些误差因素，仪器必须具备矢量校准功能，而且仪器的参考面需要准确地移到被测器件平面。

快速测量和仿真

提高测量和仿真速度是缩短设计周期的关键。尤其是使用传统的信号分析仪和应用软件进行 EVM 验证非常耗时，这意味着必须使用更快的解决方案。

是德科技的全套波束赋形集成电路测试解决方案使 5G 元器件制造商能够应对波束赋形技术带来的挑战。通过结合使用各种硬件和软件以及是德科技最新的调制失真表征应用软件，波束赋形集成电路和 FEM 制造商可以准确、快速且经济高效地测量宽带调制信号。

是德科技解决方案

S 参数（相位、增益、匹配）

• N524xB PNA-X 矢量网络分析仪
• M980xA PXI 矢量网络分析仪

压缩、互调失真、谐波、杂散、噪声系数

• N524xB PNA-X 矢量网络分析仪

EVM、ACPR

• 配有 S93070xB 调制失真表征应用软件的 PNA-X
• M9383/84B VSG 矢量信号发生器
• 适用于 5G NR 的 N7631C Signal Studio Pro
• N9040B UXA 信号分析仪
• N9085EM0E 5G NR X 系列测量应用软件
• 89600 VSA 软件
• S9100A 多频段矢量收发信机

多端口和多方向测量

• U3040ATRX 天线 IC/TRM 测试仪
• L8990M 模块化开关矩阵

电路和系统级设计仿真

• 先进设计系统（ADS）
• SystemVue

PNA-X — 在一台仪器上进行多项测量

N5244/5/7B PNA-X 微波矢量网络分析仪为测试 5G 波束赋形集成电路提供了一系列重要测量功能。该分析仪不仅性能业界领先，还提供先进的纠错功能，能够执行高精度的 S 参数测量。此外，PNA-X 还配有测量应用软件，用于测试放大器的非线性特性和噪声系数。您只需进行一次连接，便可快速执行所有这些测量。

• 900 Hz/10 MHz 至 43.5/50/67 GHz
• 快速准确的 S 参数测量
• 增益压缩测量（S93086B）
• 互调失真测量（S93087B）
• 通过矢量校正进行噪声系数测量（S93029B）
• 频谱分析（S93090xB）
• 有源热态 S 参数测量（S93110/11B）

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