相信很多朋友對5G天線都有一知半解或者比較深刻的認(rèn)識了。那么什么有源測試?我們得先了解下啥是有源天線。
有源天線:(直白點(diǎn):就是組件齊全,能正常使用情況下的天線)有源天線內(nèi)部結(jié)構(gòu)組件完整,天線模塊、芯片模組、電源供給模塊,能正常通電運(yùn)行情況下為有源。當(dāng)然,無源則相反,天線空板也可以稱為無源。
說完有源與無源的定義,現(xiàn)在回歸重點(diǎn),什么是有源測試?
有源測試:
在產(chǎn)品/機(jī)器開機(jī)的狀態(tài)下測試整機(jī)的輻射特性,測試有源不單是測試天線特性,和整個(gè)產(chǎn)品的系統(tǒng)都有關(guān)聯(lián)。有時(shí)候客戶會(huì)遇到通信距離不達(dá)標(biāo)的問題,那隨之想到的就是天線的問題了,這個(gè)思維只能說太武斷,不專業(yè),對天線廠也是不公平的。
那么需要怎么做才更好更正確,首先去掉天線,排查板子的傳導(dǎo)指標(biāo)是否滿足要求。對于窩峰通信特別是LTE以后的系統(tǒng)極其復(fù)雜,傳導(dǎo)的指標(biāo)也很多,那么這就需要雙方的工程師一起溝通解決了。
指標(biāo):
所以這里我們只介紹通信系統(tǒng)兩個(gè)最重要的指標(biāo)。第一個(gè)指標(biāo)是考量發(fā)射部分的,即所謂的輸出功率。這個(gè)比較容易理解,一般是考察板子的整體匹配情況。如果整個(gè)系統(tǒng)從IC一直到后面放大器,濾波器等器件匹配良好的話,輸出的傳導(dǎo)功率一般就沒有太大問題。
第二個(gè)指標(biāo)是考量接收部分的,即所謂的靈敏度。靈敏度一般是指滿足一定誤碼率的情況下最小的接收功率。這個(gè)除了和射頻系統(tǒng)有關(guān)外,和板子整體的電磁兼容EMC也是密切相關(guān),特別是現(xiàn)在終端產(chǎn)品的板子越來越小的情況下,電磁兼容就顯得越來越重要。
如果板子整體的傳導(dǎo)指標(biāo)都調(diào)試OK之后,就可以測試天線的有源輻射特性了。在介紹天線有源測試之前,首先介紹一下無線系統(tǒng)鏈路預(yù)算(Budget)的基礎(chǔ)知識。假設(shè)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率是Pt,發(fā)射天線的增益是Gt,接收機(jī)接收天線增益是Gr,接收功率是Pr,發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離是R。那么接收機(jī)的接收功率Pr=Pt*Gt*Gr*λ2/16*π2*R2。這里面不考慮天線的極化失配,假設(shè)發(fā)射天線正對著接收天線。λ2/16*π2*R2,這個(gè)就是自由空間損耗,是比較理想的情況,而實(shí)際的空間傳輸模型要復(fù)雜的多,專門有研究這個(gè)的文章,有興趣的可以自己去搜索。通過這個(gè)公式,我們是可以大概估計(jì)一下通信距離。其中接收功率就取接收機(jī)的靈敏度,發(fā)射功率就是之前提到的傳導(dǎo)功率,λ是工作波長,而發(fā)射和接收機(jī)的天線增益我們一般取天線的平均增益。為什么取平均增益呢,因?yàn)橹耙灿姓f過,移動(dòng)終端本身位置就不是固定的,極化方向也不是單一的,所以我們?nèi)∑骄鲆媸潜容^合適的。那這個(gè)平均增益是怎么計(jì)算的呢?
我們看天線效率的定義,所有輻射功率與輸入功率的比值,如果把自由空間當(dāng)成一個(gè)端口的話,這個(gè)效率的概念是不是就像二端口網(wǎng)絡(luò)增益的概念呢?所以我們把效率換算成dB,這個(gè)dB值其實(shí)就是平均增益的值,這也是我們特別重視天線效率的原因。