안테나 배열에서 결함 있는 단일 소자 식별

목표

안테나 어레이는 위성, 레이더를 포함한 다양한 분야에서 광범위하게 사용되어 왔습니다. 안테나 어레이를 사용하는 경우의 주요 이점 중 하나는 빔포밍입니다. 유연할 뿐만 아니라 안테나 방사 패턴을 조절할 수 있어 더욱 효율적이고 지향이 정확한 빔 송출이 가능합니다. Massive MIMO 안테나는 모바일 백홀, Point-to-Point 안테나, 기지국과 같은 5G 인프라에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 어레이를 사용하면 5G에서 매우 안정적인 저지연 통신 방식으로 대량의 데이터를 전송할 수 있습니다.

그러나 안테나 어레이 설계 및 생산의 복잡성을 간과해서는 안 됩니다. 특히 서로 다른 생산 유닛에서 만들어져 RF 기판 파라미터가 달라질 경우, 마이크로스트립 패치 안테나와 같은 평면 설계는 위상 오류가 발생하기 쉽습니다. 안테나 어레이의 3D 안테나 패턴과 RF 성능을 OTA 방식으로 테스트할 수 있지만, 측정 결과가 기대와 다르면 어떻게 될까요? 개별 안테나 소자에 에러가 있을 수 있지만, 64 x 64 안테나 어레이 내에서 Trial and Error(시행착오) 방식으로 에러를 탐지할 경우 매우 많은 시간과 비용이 소모됩니다. 따라서 더 효율적인 대체 솔루션을 통해 많은 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

로데슈바르즈 솔루션

로데슈바르즈는 이 문제를 해결하기 위해 안테나 어레이 내에서 크기나 위상 에러가 있는 소자를 효율적으로 식별할 수 있는 최적의 솔루션을 개발했습니다. 이 솔루션은 R&S®AMS32 OTA 성능 측정 소프트웨어가 장착된 R&S®ZVA 등의 고품질 벡터 네트워크 분석기와 안테나 챔버로 구현됩니다. 이 셋업에서는 R&S®AMS32에서 사용하는 FIAFTA(Fast Irregular Antenna Field Transformation Algorithm, 고속 불규칙 안테나 필드 변환 알고리즘)을 기반으로 Near-field와 Far-field 간 변환을 수행할 수 있습니다.

안테나 어레이 내에서 오류가 있는 소자를 찾기 위한 측정 절차는 안테나 어레이의 메인 빔 영역 이상을 지원하는 현장 측정부터 시작합니다. 프로브 안테나는 3D 포지셔너를 이용해 방위 및 고도에서 이동하면서 샘플링 그리드에서 측정합니다. 측정 후에는 등가 표면 전계 전류와 등가 자기면 전류를 임의 형태의 개체에 그릴 수 있도록 후처리 중 FIAFTA 알고리즘을 적용합니다. 두 가지 유형의 등가 표면 전류를 그래픽으로 표현하여 안테나 어레이 내에서 정상 소자와 결함 소자를 쉽게 시각화하고 구분할 수 있습니다.

안테나 시험 안테나

공간 및 주파수 요구사항에 따라 R&S®ATS1000 Antenna Test Chamber 또는 R&S®WPTC Wireless Performance Test Chamber를 선택할 수 있습니다. R&S®ATS1000은 초소형, 이동식 본체로 직경이 최대 40cm인 DUT에 대해 18 GHz - 87 GHz 작동 주파수를 지원합니다. 반면 R&S®WPTC는 더 유연한 주파수 대역과 DUT 크기를 지원하며 직경이 최대 1.2m인 DUT에 대해 400 MHz - 90 GHz 대역에서 작동합니다.

R&S®AMS32 및 FIAFTA 알고리즘

R&S®AMS32는 로데슈바르즈에서 관련 OTA 및 안테나 측정을 지원하기 위해 개발한 기본 측정 소프트웨어입니다. R&S®AMS32-K50 NF-FF 변환 옵션을 사용하면 FIAFTA를 기반으로 정확한 Near-field 대 Far-field 변환을 수행할 수 있습니다. 이 알고리즘은 뮌헨기술대학에서 개발했으며, Far-field 측정 결과와 상관관계가 높은 것으로 입증되었습니다. 모든 형태의 등가 전류를 시각화하려면 R&S®AMS32-K52 및 R&S®AMS32-K52U 옵션이 필요합니다. 이 옵션으로 안테나 어레이에서 결함이 있는 소자를 쉽게 식별할 수 있습니다.

주요 특징 및 장점

• R&D 단계와 생산 중 샘플 테스트 단계에서
• 효율적인 에러 식별로 출시 기간 최적화
• 아날로그 및 디지털 위상 편이기 검증
• 위상 분포의 균일성 검증
• 다중 안테나 어레이 반복 측정
• 빠른 시각적 점검