Standar Menguji Amplifier 24-28 GHz Hasil Uji Radio Baru 5G – Persyaratan yang terus meningkat untuk data di jaringan seluler, didorong oleh segudang aplikasi dari video HD yang dipindahkan ke kendaraan otonom dan Industrial IOT, berarti bagian dari jaringan 5G baru akan digunakan pada frekuensi mmWave, dengan 26 GHz Pita perintis ditetapkan untuk Inggris antara 24,25 – 27,5 GHz.
Standar Menguji Amplifier 24-28 GHz Hasil Uji Radio Baru 5G
rfconcepts – Peningkatan frekuensi hampir 10 kali lipat melalui jaringan 4G ini membuka beberapa tantangan, baik dalam desain dan implementasi sub-komponen yang diperlukan, infrastruktur jaringan dan peralatan pengguna akhir, dan secara paralel dalam pendekatan pengujian dan pengukuran yang digunakan untuk mendorong perkembangan ini.
Dalam presentasi ini, kami akan memperkenalkan beberapa tantangan utama dalam pengujian dan pengukuran perangkat pada frekuensi ini. Kami kemudian akan mempresentasikan pengujian modul evaluasi penguat saluran ganda pita pionir 26-28GHz menggunakan bentuk gelombang uji 5G NR.
Baca Juga : Panduan Lengkap Membuat Amplifier HI-FI LM3886
Tudor Williams, Darren Tipton, Florian Ramian
1. Aplikasi Semikonduktor Senyawa Catapult, Regus House, Falcon Drive, Cardiff Bay, Cardiff CF10 4RU, UK
2. Rohde and Schwarz UK Ltd, Harvest Crescent, Fleet, GU51 2UZ, UK
3. Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG. Muehldorfstrasse, Munich, Jerman
Sampai saat ini, standar komunikasi seluler 3GPP memiliki pita yang bekerja di sekitar rentang frekuensi 2-3 GHz dengan bandwidth saluran tunggal tidak melebihi 20MHz. Dengan rilis 3GPP 15 dan teknologi 5 G New Radio (5G NR), perubahan ini memberikan bandwidth saluran hingga 100MHz dalam spektrum sub 6 GHz dan hingga 400MHz dalam spektrum mmWave.
Membandingkan pengukuran antara standar LTE dan versi 5G dari 3GPP 38.141 dapat dilihat bahwa banyak metode pengukuran LTE telah diduplikasi ke setara 5GNR. Namun karena jumlah “mode” tambahan di 5G New Radio, jumlah pengukuran potensial telah meningkat secara signifikan. Perbedaan utamanya adalah:
- Rentang Frekuensi 1 FR1 (sub 6GHz) dan FR2 (mmWave)
- Pengukuran yang dilakukan vs Radiasi
- FDD, TDD
- Bandwidth Berbeda (5 hingga 100MHz atau 400MHz)
- Spasi Sub Operator (SCS)
- Tantangan Pengukuran
Dokumen 3GPP 38.141-1 menjelaskan Pengukuran yang Dilakukan sementara 38.141-2 bekerja dengan Pengukuran Radiasi. Dokumen-dokumen ini menyatakan bahwa kinerja EVM <4,5% diperlukan untuk 256QAM untuk rentang frekuensi FR1 dan FR2.
Dokumen tersebut juga membahas persyaratan perhitungan EVM untuk setiap bandwidth saluran, ukuran FFT, dan persyaratan jendela EVM untuk setiap Sub Carrier Spacing yang digunakan yang harus diperhatikan oleh pemrosesan sinyal analisis.
Sementara pengukuran EVM di FR1 dapat dilakukan baik dilakukan dan terpancar, pengukuran standar 3GPP di FR2 hanya boleh dilakukan di lingkungan yang terpancar, ini merupakan penyimpangan yang signifikan dari standar yang ada, dan merupakan akibat langsung dari tingkat integrasi yang jauh lebih tinggi yang diperlukan di Frekuensi mmWave, di mana diharapkan tidak akan ada titik di sirkuit di mana pengukuran yang dilakukan dapat dilakukan, ini meningkatkan baik desain sistem dan juga kompleksitas pengujian.
Mengingat batas EVM yang menantang sebesar 4,5% dalam Pengukuran Radiasi FR2, ada tiga poin utama yang perlu dipertimbangkan dan dikurangi yang tidak sepenuhnya ditangani oleh standar:
1. Pengaruh EVM karena Respon Frekuensi (amplitudo dan fasa)
2. Pengaruh EVM karena noise
3. EVM karena distorsi misalnya efek non-linier PA
Pengaruh EVM dalam pengukuran sebagian besar tercakup dalam standar sebagai definisi EVM dijelaskan dalam 6.6.3.1 dari 3GPP 38.141 termasuk penggunaan pemerataan. Ini dengan sendirinya akan mengoreksi respons frekuensi dan fase saluran selama pengukuran.
Pengaruh EVM dari pengukuran karena kebisingan lebih sulit untuk ditangani, tentu saja dalam lingkungan OTA. Seseorang harus menjaga seluruh anggaran tautan dari sistem pengukuran sedemikian rupa sehingga kinerja kebisingan sistem tidak berkontribusi pada EVM perangkat yang diukur.
Item 1 dapat dikarakterisasi dan dikompensasikan menggunakan equalizer, item 3 dapat dikarakterisasi dan dikompensasikan melalui pra-distorsi digital tetapi sedangkan poin 2 hanya dapat dikarakterisasi karena pengukuran EVM tetapi tidak dapat dikompensasi dan hanya diminimalkan dengan desain.
Menunjukkan kinerja mentah dari sistem pengujian EVM tanpa DUT, menyoroti persyaratan untuk mengoptimalkan anggaran tautan pada frekuensi mmWave yang memiliki rentang dinamis yang jauh lebih sedikit jika dibandingkan dengan pengukuran yang dilakukan di pita sub 6GHz.
Untuk pengujian DUT dalam makalah ini, karena perangkat terhubung, pendekatan yang diambil adalah menggunakan bentuk gelombang dan metode analisis yang sesuai dengan 3GPP sehingga hasilnya dapat diberikan sebagai masukan yang berguna untuk desain sistem secara keseluruhan.
Pengaturan Tes
Pengaturan pengujian ditunjukkan pada gambar 1, terdiri dari Generator Sinyal Vektor SMW200A dengan bandwidth RF 40GHz dan bandwidth modulasi hingga 2GHz, Penganalisis Sinyal dan Spektrum FSW43 dengan bandwidth RF 43,5GHz, bandwidth Analisis 2GHz dan bandwidth waktu nyata 800MHz dan E36313A Catu daya DC yang dapat diprogram digunakan untuk membiaskan dua tahap penguat.
Tahap pertama pengujian menggunakan versi rilis opsi SMW-K144 pada SMW200A, yang memungkinkan pembuatan bentuk gelombang 5G NR yang sangat bersih dan sesuai dengan standar 3GPP yang disebutkan di atas. Ini memberikan respons frekuensi datar dan bandwidth hingga 2GHz, bersama dengan opsi FSW-K144 yang sesuai untuk FSW yang memungkinkan analisis mendalam yang diperlukan dari sinyal downlink, menggunakan parameter yang sesuai standar dalam batas pengukuran yang dilakukan dalam kasus ini.
Tahap kedua pengujian melihat DPD predistorsi digital dari amplifier untuk menentukan kinerja perangkat saat distimulasi dengan sinyal yang memperhitungkan setiap distorsi yang diberikan oleh DUT. Pengukuran ini dilakukan menggunakan bentuk gelombang yang sesuai dengan 3GPP sambil memanfaatkan firmware Uji Penguat FSW-K18 yang disediakan oleh penganalisis sinyal FSW.
Firmware ini memungkinkan pengukuran karakteristik perangkat selain hanya EVM seperti AM/AM, AM/PM, Gain Compression, ACP baik dengan dan tanpa DPD yang diterapkan untuk menunjukkan kinerja optimal perangkat yang dapat dicapai dalam sistem pengujian akhir.
Deskripsi perangkat
Perangkat Uji – PA Saluran Ganda 24 – 28 GHz
Pita operasi terakhir untuk mmWave 5G akan disepakati pada konferensi Radio Dunia pada 2019 (WRC-19), Di Eropa RSPG merekomendasikan pita 26 GHz (24,25-27,5GHz) sebagai pita pionir untuk mmWave 5G dalam Strategic Roadmap Towards-nya Eropa pada November 2016.
Gambar 3 menunjukkan gambar MMIC penguat daya 24-28 GHz yang dikembangkan oleh Plextek RFI yang mencakup pita pionir dengan kinerja yang mengesankan. Bagian, yang telah dirancang untuk memiliki output P1dB lebih besar dari 24.5dBm dan memperoleh sekitar 20 dB dan mencapai PAE di atas 22% di seluruh pita pada kompresi 1 dB dan PAE di atas 7% pada 6dB mundur.
Salah satu tantangan signifikan di jaringan 5G di masa depan adalah integrasi tingkat tinggi yang diperlukan misalnya dalam susunan bertahap yang digunakan untuk kemudi balok, di sini kemungkinan kita akan melihat kebutuhan akan banyak mimik dalam satu paket.
Sebagai contoh integrasi ini, Ketapel Aplikasi Semikonduktor Senyawa menugaskan pengembangan kolaboratif antara Plextek RFI dan Filtronic untuk merancang dan memproduksi modul evaluasi dengan 2 mmik PA yang dijelaskan di atas dipasang dalam satu paket QFN laminasi 7mm x 7mm berbiaya rendah.
Penguat saluran ganda yang direalisasikan ditunjukkan pada gambar 4, kinerja MMIC sangat mirip dengan RF pada pengukuran wafer, dengan hanya sedikit perubahan yang terlihat pada kinerja sinyal dan daya yang kecil.