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5G天线生产自动测试系统
来源:Arrow 发布:2022/01/26 浏览量:751

本文依据平时的实际应用和调试过程中整理出一种5G天线自动测试系统,也对PCB layout提出了相关建议意见。

随着5G移动通信技术的发展,基站使用Massive MIMO技术,天线数量从原来的4T4R增加到64T64R(64个发射天线和64个接收天线),并且兼容多频段,从原来的800Mhz-2.6Ghz扩展到700Mhz-4.9Ghz。
 
对于多数量多频段的天线来说,设计时则需对天线每个端口的性能进行测试,以确保数据下载和上传的稳定性。通常会使用到网络分析仪对天线的驻波等进行测试,但是多次使用网络分析仪进行拔插,不仅繁琐,降低人工测试效率,而且容易多次拔插导致接头或者射频线缆接触不良产生的性能变差,无法很好验证设计天线的有效性。因此,需要有一个自动测试方法来替代手工接线测试,本文依据平时的实际应用和调试过程中整理出一种5G天线自动测试系统,也对PCB layout提出了相关建议意见。
5G天线自动测试系统总的思路是对网络分析仪测试端口进行扩展,通过操作电脑的方法,对接天线测试端口接入网络分析仪端口进行切换,提高测试效率和稳定性。
 
整体方案步骤如下:使用RS485总线连接到MCU,MCU I/O口连接射频开关的电平控制,射频开关选用ADI SPDT单刀双掷开关HMC595,对每个端口独立扩展。若采用单刀多掷的射频开关,则射频信号之间的隔离度不够大,会存在信号串扰等问题风险,无法很好验证设计的天线的有效性。HMC595引脚图和真值图如下。

图1 HMC595E引脚图和真值表

 

由于射频电路上PCB布局和走线对性能影响比较大,需要先采用仿真软件ADS2012进行电路原理图仿真分析, 对大概性能进行摸底排查,具体原理图如下:

图2 电路图

  

PCB布线时注重信号线走线附近铺接地孔和保证有完整铺地块,形成良好接地(如下图3下半部分所示),如果信号线走线截断了完整的铺地面,则引起的驻波性能变差(如下图3上半部分所示)。

 图3 PCB走线对比图

 

图4 最终PCB图

 

图4相对于图3最右边端口多添加一片ADI HMC595芯片,主要是防止走线过长造成的驻波变差。
 
端口测试结果如下:

图5 -45in & S11out 高频测试图

 

图6 -45in & S11out 低频测试图

 

图7 +45in & S11out 高频测试图  

 

图8 +45in & S11out 低频测试图

 

图9 +45in & S22out 高频测试图

 

 图10 +45in & S22out 低频测试图

 

从以上4个端口的测试结果看出:高频段中,频率越高,驻波越好。原因是在仿真过程中对高频段微调,使得高频段的性能比次高频的性能好。另外,这也说明ADS软件对于实际测试结果的参考性和指导性。

 

良好的5G射频测试可以改善天线在5G基站上的性能,实现城市的信号覆盖,上网体验也更好。5G天线测试系统,原理本身不复杂,但对于提高设计生产效率至关重要。5G天线自动测试系统可以帮助提高射频测试效率和一致性,不论在调试阶段还是在生产测试阶段都有很好的借鉴意义。

 

艾睿电子在射频开关单刀双掷开关SPDT等射频器件,如ADI HMC595,有丰富的实际设计支持和调试经验,希望通过我们的技术支持服务与客户共同赢得time to Market。

5G ADI
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