媒体视角 MVG首席科学家Lars深度谈天线测试测量

MicrowaveVision2020-06-29 09:00:54

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天线承担着链路末端连接的工作,是通信系统稳定运行的关键因素。而在越来越多的人们享受着日益精确的导航、定位等功能的当下,却很少有人知道天线测试的重要性与必要性。近日,MVG首席科学家Lars Foged应邀接受了《微波杂志》的专访,就无线测试领域目前的发展情况、存在的技术难题及发展趋势分享了他的看法,精彩问答,赶紧来一睹为快!




天线测试领域目前存在哪些技术难题?


如今,天线测试和测量领域正经历着非常有趣的变化,天线和相关测试现仍被视为,在新无线产品推出前最后阶段不得不进行的麻烦事。在过去,测试被过度简化为使用非暗室方法确定简单的性能参数,所以忽略了对天线辐射性能的适当分析。然而通过升级软件来解决最终产品中的天线问题的时代已经过去了。


当前,有的消费者十分熟悉他们的无线设备的天线组件,并且已经习惯于期望获得高性能、辐射少,并能保证使用安全的天线设备。未来的消费和通信产品将集成进更多的天线,而天线性能受其所在局部环境的影响,必须作为一个系统组件进行测试。这样的认识正在渐渐增强。无可否认,天线测试和测量正在成为设备开发周期中必不可少的一个环节。


天线系统测试的其他重要变化是:以前是进行实验,现在是进行OTA测量。但完成这种转变仍然需要克服一些技术难题。比如对测试设备的新要求不再停留在“通过或失败”的判断,而是还要能提供足够多的信息,以便在天线设计的各个阶段进行性能权衡的同时,也能够在天线测试系统与外部测试设备及标准化计算软件间进行更紧密的集成和数据交换。


而要如何解决这些难题呢?Lars表示:“在开发面向未来的快速、可靠的测试和测量解决方案过程中遇到的挑战,只能通过不断努力研发、与商业客户和学术机构的密切合作,以及积极参与国际标准化机构的工作来解决。MVG一向致力于研发项目,对长期和短期项目的研发投入占总收入的近10%。有些项目是战略性的,旨在将MVG的快速多探头技术用于其它领域,例如医疗和材料测试。有些项目是公共的,如标准的开发、与高校和科研机构的紧密合作项目。 ”



新兴天线技术是否会对天线测试测量带来影响?


现在市场上新兴起5G基站和手机、物联网设备、大规模MIMO、商用相控阵、3D打印、莫比乌斯材料、柔性天线等天线技术和应用,其势必会对天线测试和测量领域的创新和发展产生影响。然而,对于测试和测量而言,最强的驱动力其实是新的应用技术。比如3D打印、柔性可穿戴天线和莫比乌斯特异材料天线不会像基于这些技术的新应用一样从根本上改变测试和测量。    


“举个例子,对于用于身体区域网络的可穿戴天线,必须在人身上或人体模型上进行测试。” Lars讲道,“MVG在基于快速多探头系统技术的人体/人体模型测量方面有长期的经验,目前正在研究同时测试性能和安全参数如特定吸收率(SAR)的可能性。”


而用于5G设备如基站和手机的天线、IoT设备天线,包括相控阵在内的大规模MIMO天线都可能改变今天使用的测量场景,例如集成天线的晶圆上测量。其他可能的测试场景包括毫米波频段用户终端和基站的OTA测试。


MVG预见到了毫米波频率晶圆上测量的需求,推出了20-110GHz便携式测量系统MicroLab。该系统能满足针对集成天线的测量需求。由于目前此测量很难通过采用标准方法实现,因此MVG已为个别特定客户进行了毫米波频段5G应用的OTA测试。此外,MVG也已经预测到市场对高达42GHz的5G天线系统的快速测试的迫切需求,因此也加快了研发力度和速度,希望能使创新产品尽快问世。基于快速多探头技术,MVG已经发布了BTS天线生产线快速测试系统,能够精确检测出产品的错误。




MVG在天线测试标准化过程中有何贡献?


标准化的目的是保证被广泛接受并充分验证的测试方法可以让测试系统独立地再现测试结果。而设备的标准化测试对于开发、验证和定型工作都非常重要。 对于MVG在国际天线测试标准制定过程中发挥的作用,Lars表示:“MVG在国际标准化方面非常活跃,全力支持本人从2004年起担任的IEEE天线标准委员会秘书长的工作。”


近年来,MVG已经在很多标准化活动中做出了贡献,如IEEE 145-2013“天线术语的定义标准”、IEEE 1720-2012“近场天线测量的建议实践方案”和正在修订中的IEEE 149“天线的标准测试程序”。另外,MVG在关于人类暴露于电磁场的IEC 62209标准的持续开发、3GPP和CTIA标准化机构中也很活跃。对于3GPP,MVG正在为“有源天线站”(AAS)OTA测试、“MIMO OTA”测试和“新无线电”(NR)5G研究工作组贡献力量;同时,MVG是CTIA第一个2×2 MIMO OTA测试计划成功发布的关键公司,也是CCSA(中国通信标准化协会)的MIMO OTA测试和BS(基站)天线测量工作组的活跃成员。



MVG如何应对未来的天线测试挑战?


作为世界领先的单探头和多探头测量解决方案供应商,MVG在应对未来的天线测试挑战方面处于一个独特的地位。这不仅包括在毫米波频段的快速测试和OTA测量,而且包括经典的近场和远场测试解决方案。对于毫米波频段,无论是用户终端还是基站的OTA测试及整个行业,主要要做的工作是:确定快速、可靠、可重复的测试方法。


与受控的实验室环境不同,变化的测试场景将是未来会遇到的一个重要问题。目前MVG独家拥有针对基站、天线罩甚至整个卫星等设备的快速生产测试的标准测试解决方案,在标准现场或原位测量系统上的投资也是独家的。并且,MVG正通过与客户合作,确保有应对未来测量需求的解决方案。



  天线测试技术的发展趋势如何?


天线测试技术目前的发展趋势是:为了完整分析天线特性,近场扫描方法正在被越来越多地使用。一般认为,近场方法比传统的远场方法更精确、更便宜。测量的后处理阶段取得的最新进展可以让我们获得过去无法获取的关于天线性能的更多信息。在不久的将来,天线测试和测量方法将有几个重要的进展。这些趋势有:用于天线设计的开发工具和天线安装/定位测量、复杂设备如5G终端/基站的智能化生产测试,及不断增加的现场原位测试等。


可以预见,一些类似于即将到来的5G终端和基站的复杂设备,对于快速生产测试的需求将不断增加。通过快速测量、智能化后处理和迅速查明故障并恢复生产是这一发展趋势的驱动力。


几年前用S参数黑盒子代表微波器件的电性能取得的进展已经彻底改变了集成电路的设计,而向三维空间产生辐射的设备,如天线,作为等效黑盒子的研发最近刚刚完成。这一进展有望对工业天线的开发周期产生深刻影响。为此,MVG正与数值仿真领域的领导者密切合作。“目前为止,我们已经开发了与MVG测量软件的直接链接,允许将天线测量结果导入数值仿真工具来评估天线的综合性能,以及用单个天线单元的测量结果评估相控阵的性能。下一步的发展是将测量结果和仿真与3D加工等快速原型生成工具相结合,创建极为高效的、闭环的天线原型制作环境,实现在一个集成环境内完成设计、生成原型和测量。” Lars如是说。


在采访最后,Lars Foged表示:“现在对于MVG来说是继往开来、激动人心的时刻,我们会致力于开发未来的测试和测量设备,满足新兴天线的技术和应用新需求。 ”


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