EPP吸波材料應用於0TA測試 5G終端毫米波不再難測

2020-12-21 騰訊網

隨著5G技術在2020商用元年驚喜開啟，萬物互聯的5G時代也將從夢想照進現實。對於所有數據消費者來說都是一個好消息。與此同時，5G在技術、架構以及應用等方面的顛覆性創新，也為急迫需要解決的創新型方案帶來了新的挑戰。

談及5G所面臨的測試挑戰，首先，從技術角度來說，5G頻譜效率將會是4G的5-15倍，峰值數據速率也將達到千兆比特每秒，包括毫米波、波束賦形、超寬帶技術等在內的許多新技術應運而生，並需要通過符合5G NR標準的解決方案來進行測試與測量。

目前使用的無線通訊為較長的釐米波頻段，網絡頻率在700MHz-6GHz，低頻段頻譜資源的開發已經非常成熟，剩餘的低頻段頻譜資源已經不能滿足5G時代10Gbps的峰值速率需求，因此未來5G系統需要在毫米波頻段上尋找可用的頻譜資源，來實現超高流量密度、超高連接數密度、超高移動性技術。為了迎合5G NR移動通信標準，5G設備測試和測量技術的複雜性不斷增加。

OTA測試微波暗室

現行的方法已經無法適應5G設備和基站的測試和測量。從測試角度來看，鑑於5G設備中的RF架構和所使用的更高的頻段，以往射頻試驗室通過同軸電纜進行的測試將由OTA（空中接口）測試方式取替，因為設備中將不再有任何物理連接器。除了天線測試之外，所有其它射頻系統性能參數和無線資源參數也需要採用OTA測試，且測試對象不僅是天線，而是升級到整個設備、整個系統。

5G時代的測試環境發生了深刻變化，OTA測試測量方法已經慢慢成為了主流。OTA測試作為實現毫米波終端測試的必選方案，在毫米波新型吸波材料上面臨研究壓力。

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OTA測試所需要的微波暗室是實現毫米波終端測試的重要保障環境，是測量無線終端的整機性能的必由之路。微波暗室，用來方便測試各種電氣、電子設備的電磁幹擾特性（EMI）和電磁敏感度特性，可以消除周圍環境電磁噪聲的幹擾和氣候條件的影響，提高測量精度與效率。在這過程中需要用到吸波材料，吸波材料作為微波暗室的重要組成部分，對暗室的最終性能起到主導作用。

現在毫米吸波材料只在軍工領域用於無反射測量以及噪聲抑制，採用的材料依舊是傳統的聚氨酯泡綿。而在民用行業的毫米吸波材料仍處於初級開發階段。由於傳統的軟質泡綿吸波材料在物理性能和電性能上存在缺陷，無法承擔5G通訊精密化小型化的設計標準，無法完全滿足5G毫米波測量的要求。因此開發應用於OTA測試的高性能的毫米波吸波材料急如星火。

EPP硬質發泡吸波材料 圖源：通用測試官網

在微波暗室中最早使用的是金字塔形的聚氨酯泡綿基的吸波體，隨著微波暗室對構建材料性能標準的提升，膨脹型聚丙烯發泡和膨脹型聚苯乙烯發泡（摻雜納米碳吸收劑和無機氧化物阻燃劑）吸波材料因其電性能好、機械性能優、阻燃性能好、閉孔結構、使用壽命長等優勢，成為新一代吸波材料的代表，適應了OTA測試的急迫需求。

由於OTA測量對速度有要求，多採用多個探頭布局，整合聚丙烯發泡吸波材料與探頭天線可以有效降低不工作探頭的結構散射，從而將降低靜區的噪聲電平。聚丙烯發泡材料吸波尖錐採用自動化模塑成型，原材料和吸波成分按兩步工序加工，保證了工藝的一致性與性能的穩定性，與同等高度的泡綿吸波材料相比，吸收性能都有所提高且穩定性均勻。

EPP硬質發泡吸波材料 圖源：通用測試官網

毫米吸波材料將應用在高發射頻率的5G天線測量中，如基站天線、星載與衛星通信的地面天線。然而，當基站天線波束過窄或者發射功率超高的話，輻射能量的高度集中會引起吸波材料過熱，可能引起暗室自燃火災。因此，需要對新一代EPP硬質發泡吸波材料增加散熱孔和熱阱設計，從而提升EPP尖錐吸波材料的功率耐受指標。今後，耐功率毫米波吸波材料將持續受到關注。

根據聯合市場研究公司發布的數據顯示：2015-2019年全球OTA測試行業市場規模整體呈現上升趨勢。亞太地區是OTA測試市場的第二大份額。中國，日本，韓國和印度等國家正在對基礎設施中的IoT和M2M通信的進行大量投資，這有望推動亞太地區的市場。隨著國內5G新興產業的崛起，OTA測試市場將迎來巨大需求。EPP硬質發泡吸波材料在OTA等小型化微波暗室中有超越傳統吸波材料的理化與電氣性能，會逐步取代泡綿材料，在5G毫米波基站天線或者相控天線中大有應用前景。

相關參考：

5G時代OTA測試測量的方法已經成為了主流

http://www.elecfans.com/application/Communication/993076.html

毫米波5G終端技術及測試方案分析

5G熱潮來襲，淺談EMI和熱量兩大難題

釐米波和毫米波頻率OTA測試

https://www.ednchina.com/news/20171226-5G-OTA.html

多探頭0TA暗室的布局設計與靜區改進（微波雜誌 2020.5）

硬質泡沫吸波材料的耐功率設計（微波雜誌 2020.5）

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