Anirudh Venkatesan，微型电路工程
5G 网络的出现已经开始迎来全新一代的无线设备和应用，设备制造商正在竞相抢占市场先机。为了满足商用无线通信的 5G 标准，设备制造商需要开发在毫米波范围内运行的强大发射器和接收器。这带来了许多挑战，其中之一是测试和资格认证。由于这些设备的无线特性，制造商需要在实际条件下进行测试，而使用同轴电缆将被测设备 (DUT) 连接到仪器的传统方法是不可能的。无线 (OTA) 测试使工程师能够更真实地模拟实验室环境中的真实设备性能。
OTA 测试使用天线而不是电缆来传输和接收射频信道功率。它通常在消声室中进行，设计人员可以在其中引入不同的条件，例如干扰信号并监控对性能的任何影响。由于大多数通信设备都包含发射和接收功能，因此需要测试发射功率和接收灵敏度。每条路径都需要不同的设置，但两种情况都需要使用合适的宽带放大器，以驱动发射端天线的功率或放大接收端的小信号。5G New Radio FR2 频段（n257、n258、n259、n260、n261）中的新兴应用需要在高达 40 GHz 及更高的宽带宽内具有特定噪声系数和输出功率规格的高性能放大器。
本文将简要介绍发射和接收信号链 OTA 测试的常见测试设置，并说明 Mini-Circuits 的超宽带连接放大器在这些设置中的用途。请注意，在本文中，我们将考虑将手机作为 DUT 进行说明，但同样的测试也适用于其他无线设备。
总辐射功率 (TRP)
总辐射功率 (TRP) 测试测量给定射频通道中手机或其他设备中的发射器辐射的总功率。这包括测试发射器链中的射频功率放大器向手机天线输送了多少功率，以及天线在将该射频功率转换为辐射功率方面的性能如何。典型的 TRP 设置如图 1 所示。
图 1：总辐射功率 (TRP) 测试设置的简化图。
这种设置需要一个低噪声放大器用于天线和频谱分析仪之间的接收器前端。Mini-Circuits 客户在此类设置中使用的此类放大器之一是ZVA-24443G1+。该型号的工作频率范围为 24 至 43.5 GHz，非常适合 5G FR2 频段（最高 n259）中的 TRP 测试。它的标称增益为 45 dB，增益平坦度为 ±3 dB，低噪声系数约为 1.7 dB。此型号以及 ZVA-18403G+ 的选定规格也适用于 5G FR2 频段的 TRP 测试，如下表 1 所示。
| 型号。 | 频率。范围 (GHz) | 增益（分贝） | 增益平坦度 (dB) | 噪声系数 (dB) |
| ZVA-24443G1+ | 24 – 43.5 | 45 | ±3 | 1.7 |
| ZVA-18403G+ | 18-40 | 43 | ±1.2 | 3.8 |
表 1：适用于高频 TRP 测试的宽带 LNA。
总各向同性灵敏度 (TIS)
总各向同性灵敏度 (TIS) 测试的目的是测量手机天线接收低功率信号的能力。这是一个迭代过程，涉及测量手机在给定射频通道中接收到的功率。测量包括逐步降低设置发射机天线的功率和测量手机的误码率 (BER)。一旦达到指定的最大 BER，相应的接收功率就会记录为灵敏度。典型的 TRP 设置如图 2 所示。
图 2：总各向同性灵敏度 (TIS) 测试设置的简化图。
装置的发射天线将测试信号发送到手机的天线。信号功率由放大器提升以补偿路径损耗，以便在手机天线处接收到可用功率。在这种情况下，设置中的放大器充当发送链中的典型功率放大器。因此，它需要有足够的输出功率才能进行准确的测量。同样，对于 5G OTA 测量，这些功率放大器需要在高达 40 GHz 及以上的高频下具有相对较高的输出功率。
上面讨论的 Mini-Circuits 的 ZVA-24443G1+ 也被证明在 TIS 测试中很有用，在 1 dB 压缩 (P1dB) 下的输出功率为 +23 dBm。对于更高的输出功率和更宽的频率覆盖范围，Mini-Circuits 的新型 ZVE-453+ 系列宽带中等功率放大器是 TIS 测试设置的理想选择。下表 2 总结了这些型号的规格。增益和输出功率的性能曲线如图 3 所示。ZVE-453+ 系列中的所有型号均采用 10 至 15V 的单正电源电压工作，并具有内部电压调节和排序以及内置过压功能和反向电压保护。它们有现货供应，带或不带散热器和 2.4 毫米射频连接器。还可根据要求提供可选的 P SAT控制引脚和 2.92 毫米连接器。
| 型号。 | 频率。范围 (GHz) | 增益（分贝） | 增益平坦度 (dB) | P1dB (dBm) |
| ZVA-24443G1+ | 24 – 43.5 | 45 | ±3 | +23 |
| ZVE-453+ | 18-45 | 33 | ±2.5 | +29 |
| ZVE-453G+ | 18-45 | 41 | ±3 | +28 |
| ZVE-453HP+ | 18-45 | 39 | ±2.5 | +31 |
表 2：适用于高频 TIS 测试的放大器。
