広帯域
広帯域5Gデバイスの設計者やテストエンジニアは、信頼できる新しいチップ設計を実現すべく、費用対効果が高く、正確で迅速なテストソリューションを求めています。広帯域5G ICテストの重要課題とソリューションについてご紹介します。
広帯域
1.波形は広帯域になり、複雑化しています。
5G New Radioには2種類の波形が含まれます。
- ダウンリンクとアップリンクでサイクリックプレフィックスOFDM（CP-OFDM）を使用
- 離散フーリエ変換拡散OFDM (DFT-S-OFDM) (アップリンクのみ); この波形は、LTEのシングルキャリア周波数分割多元接続 (SC-FDMA) と共通
5Gデバイステストに取り組む研究者とエンジニアは、設計およびテストベンチ間で5G波形を作成、配布、生成するという新しい課題を抱えています。エンジニアは、これまでより広い帯域幅を持つ、非常に複雑で、標準に準拠したアップリンクおよびダウンリンク信号を扱う必要があります。これには、さまざまなリソース割り当て、変調および符号化セット、復調、サウンディング、位相追跡情報、単一搬送波、連続/非連続キャリアアグリゲーション構成が含まれます。
テストベンチ間でこのような波形を生成、解析、共有し、DUTを完全に特性評価することが可能な、5G規格準拠のツールセットを選択する必要があります。
2.計測器は、広帯域で線形的である必要があり、費用対効果の高い方法で広範囲の周波数に対応しなくてはなりません。
RFエンジニアは航空宇宙や軍関連の業界でミリ波用の高価な専用テストシステムを使用してきましたが、これは大衆市場の半導体業界にとっては未知の領域です。エンジニアは、市場投入までの時間を短縮するために、より多くのテストベンチを構成するための費用対効果の高いテスト装置を必要としています。これらの新しいベンチは、高い線形性、広い帯域幅にわたる厳密な振幅と位相確度、低位相ノイズ、複数帯域デバイスの広範な周波数帯域、他の無線規格との共存テスト機能をサポートする必要があります。強力なハードウェアに加えて、モジュール式のソフトウェアベースのテストおよび測定ベンチは、新しいテスト要件に迅速に対応できます。
既存の周波数帯域と新規周波数帯域の両方でパフォーマンスを評価できる広帯域テストプラットフォームに投資します。現在の標準との共存をサポートするだけでなく、時間の経過とともに標準の進化に適応する計測器を選択します。
3.コンポーネントの特性評価と検証では、さらにテストが必要となります。
6 GHz未満およびミリ波周波数の広帯域信号を扱うには、RF通信コンポーネントのより優れたパフォーマンスの特性評価と検証が必要です。エンジニアは、複数帯域パワーアンプ、低ノイズアンプ、デュプレクサ、ミキサ、フィルタの革新的な設計をテストするだけでなく、新しく改良されたRF信号チェーンが4Gおよび5Gテクノロジーの同時運用をサポートしていることを確認する必要があります。この他にも、大きな伝播損失を克服するために、ミリ波5Gには高速で信頼性の高いマルチポートテストソリューションを必要とするビームフォーミングサブシステムとアンテナアレイが必要です。
ビームフォーマ、FEM、トランシーバに対応するために、テストシステムでマルチバンドとマルチチャンネルの両方の5Gデバイスを処理できることを確認する必要があります。
4.Massive MIMOおよびビームフォーミングシステムのOTA (無線) テストの場合、従来の計測は空間に依存します。
5Gビームフォーミングデバイスを扱うエンジニアは、送信/受信パスの特性評価およびTXとRXの相反性の向上という課題に直面しています。たとえば、送信電力アンプが圧縮されると、受信機パスのLNAでは発生しない振幅、位相シフト、その他の熱影響が発生します。さらに、位相シフタ、可変アッテネータ、ゲイン制御アンプ、その他のデバイスの許容誤差は、チャンネル間で不均一な位相シフトを引き起こし、予想されるビームパターンに影響を及ぼす可能性があります。これらの効果を測定するには、空間に依存するTxP、EVM、ACLR、感度などの従来の測定を行う無線 (OTA) テスト手順が必要です。
計画されたテスト時間を超過することなく、5Gビームフォーミングシステムをより正確に評価するためには、高速かつ高確度のモーションコントロールとRF計測を同期させるOTAテスト技術を使用する必要があります。
5.量産テストでは、迅速かつ効率的なスケーリングが求められます。
新しい5Gアプリケーションや業界は、製造メーカーが1年間に製造する必要がある5Gコンポーネントやデバイスの数を飛躍的に増加させます。製造メーカーは、信頼性が高く再現可能な製造テスト結果を得るために、新しいデバイスの複数のRFパスとアンテナ構成を迅速にキャリブレーションを実行し、OTAソリューションを高速化する方法を提供するという課題に直面しています。ただしRFICの大量生産では、従来のRFチャンバは製造現場のスペースを占有しすぎ、マテリアルハンドリングフローを中断し、設備投資額が増加する可能性があります。これらの問題を解決するために、OTA対応ICソケット (アンテナ内蔵小型RFケース) が市販されています。これらは、小さなフォームファクタで半導体OTAテスト機能を提供します。
特性評価と製造テストデータの相関を簡素化するために、ラボグレードの5G計測器を製造現場まで拡張するATEプラットフォームを選択する必要があります。
技術
エンジニア
複雑な広帯域5G ICテストの役に立つ、エンジニアのための5G半導体テストガイドをぜひご覧ください。サブ6 GHzとミリ波のICテストにおいて時間、コスト、品質のトレードオフを思案されている方への必読資料です。このガイドには、カラー図解、テストの推奨手順、よくある間違いを回避するためのヒントなどが含まれています。
トピックの内容:
- 広帯域5GのダウンリンクおよびアップリンクOFDM波形を操作する
- 広域の周波数範囲に対応する広帯域テストベンチを構成する
- 5Gビームフォーミングにおける一般的な誤差の原因を回避する
- 無線TX/RXテスト手順のテスト時間を削減する
- ミリ波RFICの量産用RFチャンバの代替手段を選択する
革新的な5Gテストソリューション
5Gミリ波半導体デバイステストソリューションパンフレット
広帯域5Gミリ波デバイスの新しいテストインタフェースを考察し、その扱い方とテスト方法を解説します。
RFICソリューションパンフレットをご覧ください
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