寬頻 5G 裝置測試的 5 大挑戰

開發寬頻 5G 裝置的設計人員與測試工程師，需要準確、快速且具經濟效益的測試解決方案，以確保新晶片設計的可靠度。了解寬頻 5G IC 測試的主要測試挑戰與解決方案。

1.波形更寬、更複雜。

5G New Radio 包含 2 種不同類型的波形：

適用於下鏈與上鏈的循環式前置區段 OFDM (CP-OFDM)
僅適用於上鏈的離散傅立葉轉換展頻 OFDM (DFT-S-OFDM)；此波型近似於 LTE 的單載波分頻多重存取 (SC-FDMA)

從事 5G 裝置測試的研究人員與工程師必須在設計與測試平台之間建立、分配並產生 5G 波形。工程師需處理複雜程度高且符合標準的上行/下行訊號，而這些訊號的頻寬遠高於以往。這些訊號包括個種不同的資源分配；調變和編碼組合；解調、聲音探測及相位追蹤資訊；以及單一載波與連續和非連續載波彙整設定。

選擇符合 5G 標準的工具集，即可在測試台間產生、分析與分享波形，對受測裝置進行完整的特性化。

2.儀器必須具備寬頻與線性特性，同時必須以符合成本效益的方式涵蓋廣泛頻率範圍。

雖然 RF 工程師一直在使用昂貴且專業的 mmWave 測試系統用於航太與軍事等產業，但對半導體產業的大眾市場而言這仍是一個未知領域。工程師需要運用具經濟效益的測試設備配置更多測試平台，以利縮短上市時程。這些新平台必須支援高線性；適用於廣大頻寬的密切振幅與相位準確度；低相位雜訊；適用於多頻裝置的廣大頻率涵蓋範圍；以及搭配其他無線標準測試共存的功能。模組化的軟體架構測試與量測平台結合功能強大的硬體，就能迅速調整並因應新的測試需求。

投資採用寬頻測試平台，不論在原有頻段或新頻段都能評估效能。選擇既支援與目前標準共存、也能因應標準發展而調整的儀器。

3.元件特性分析與驗證必須進行更多測試。

若要處理低於 6 GHz 的寬訊號並以 mmWave 頻率進行作業，則必須針對 RF 通訊元件進行特性參數描述與驗證作業。工程師不但要測試多頻功率放大器、低雜訊放大器、雙工器、混合器與濾波器的創新設計，也要確定新的和改良過的 RF 訊號都能支援 4G 與 5G 技術同步運作。此外，為克服嚴重的傳播損耗，mmWave 5G 必須使用波束賦形子系統和天線陣列，兩者都必須要有快速可靠的多埠測試解決方案。

確保您的測試系統可處理多頻與多通道 5G 裝置，以因應波束賦形器、FEM 與收發器。

4.空中傳輸測試 Massive MIMO 和波束賦形系統，會使得傳統量測作業容易受空間影響。

開發 5G 波束賦形裝置的工程師必須面對傳輸與接收路徑的特性描述作業並提升 TX 與 RX 的互惠性。舉例來說，傳輸功率放大器進入壓縮狀態時會產生振幅、相位偏移，以及接收器路徑中的 LNA 不會產生的其他熱效應。此外，相位移轉器、可變衰減器、增益控制放大器與其他裝置的容錯範圍，都有可能在通道之間造成不對等的相位偏移，進而影響預期的波束模式。要量測這些效應，必須透過空中傳輸 (OTA) 測試程序，而這類程序會使得 TxP、EVM、ACLR 及敏感度之類的傳統量測作業容易受空間影響。

利用 OTA 測試技巧，同步進行快速精確的運動控制與 RF 量測作業，進而更準確地執行 5G 波束賦形系統的特性化作業，不會超出預定的測試時間範圍。

5.大量生產測試必須具備快速且有效率的調整能力。

新的 5G 用途與產業別會使製造商每年需要生產的 5G 元件與裝置數量大幅增加。製造商必須快速校準新裝置上的多個 RF 路徑與天線設定並加速推展 OTA 解決方案，以實現穩定且可重複的製造測試成果。然而，對 RFIC 的大量生產而言，傳統的 RF 實驗室卻有可能佔用過多的生產線空間、干擾材料處理流程，並大幅增加資本支出。為了解決這些問題，具備 OTA 功能的 IC 插座 (即內建天線的小型 RF 機殼) 現已上市。這些產品體積小巧，卻能提供半導體 OTA 測試功能。

選擇可將實驗室級 5G 儀控功能延伸至生產線的 ATE 平台，進而簡化特性描述與生產測試資料的關聯作業。