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Nr 910 2021 www markttechnik de 19 Fokus|Kommunikationsmesstechnik Erstmals OTA-Antennencharakterisierung im D-Band Auf dem Weg zu 6G Das D-Band mit seinem Frequenzbereich von 110 bis 170 GHz gilt als einer der vielversprechenden Kandidaten für kommende Drahtlosstandards im Bereich Mobilfunk Beyond 5G und 6G und für zukünftige Automotive-Radar-Anwendungen Ebenso wie 5G-Netze und Komponenten für den Millimeterwellenbereich weisen aber auch Antennensysteme und HF-Transceiver-Module für zukünftige Drahtlosund Automotive-RadarAnwendungen gemeinsame Eigenschaften auf die das Testen zu einer echten Herausforderung machen Die hohen Betriebsfrequenzen die höhere Anzahl an Antennenelementen und der Umstand dass diese Module keine externen HF-Anschlüsse haben und somit nicht leitungsgebunden getestet werden können erfordern Messungen über die Luftschnittstelle in einer geschirmten Umgebung sogenannte Overthe-Airoder OTA-Tests Entwickler von Rohde & Schwarz und IHP Innovations for High Performance Microelectronics Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik haben dieses Messverfahren nun in den Sub-THz-Bereich übertragen und erstmals vollständige 2Dund 3D-OTA-Messungen an einem Radarmodul bei Frequenzen im D-Band demonstriert Der Messaufbau bestand aus einem Antennentestsystem R&S ATS1000 einem Vektornetzwerkanalysator R&S ZNA43 und der AntennenMesssoftware R&S AMS32 von Rohde & Schwarz Das Antennentestsystem R&S ATS1000 ist eine kompakte und mobile Schirmkammer für OTAund Antennenmessungen ideal für 5G-Millimeterwellenanwendungen Zur Abdeckung der D-Band-Frequenzen wird der Messaufbau um Komponenten der Rohde&Schwarz-Tochter Radiometer Physics erweitert die die Frequenzumsetzung direkt an der Messsonde sowohl in Sendeals auch in Empfangsrichtung erlauben Damit sind keine mechanischen Anpassungen oder zusätzliche HF-Kabelverbindungen zum Antennentestsystem erforderlich Mit diesem Messaufbau lassen sich sowohl amplitudenals auch phasenkohärente Messungen im D-Band durchführen Dank der R&S-AMS32-Software-Optionen für Nahfeld-Fernfeld-Transformation und dem hochgenauen Positionierer lassen sich 3D-Messungen der Antennencharakteristik einschließlich Nachverarbeitung vollautomatisch in kurzer Zeit durchführen IHP stellte vier unterschiedliche Prüflinge zur Verfügung basierend auf dem gleichen DBand-Radar-Transceiver-Chipset jedoch mit unterschiedlichen Antennenstrukturen Diese umfassten integrierte Patch-Antennen ausgeführt als Einzelantennen und als übereinander angeordnete Antennen mit entsprechender Belüftung sowie einer On-Chip-Gruppenantenne Mithilfe der OTA-Charakterisierung ließ sich nachweisen dass die Ausführungen als Mehrfachbzw Gruppenantenne eine höhere Bandbreite liefern als die Einzelantenne Die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Prüflinge wurde durch Messungen in einem Kugelkoordinatensystem mit zwei unterschiedlichen Messeinstellungen ermittelt Durch Vergrößerung der Elevationsschrittweite von 1° auf 5° Verringerung der Anzahl der Abtastpunkte konnte die Gesamt-Testzeit für einen Prüfling von 70 Minuten auf 12 Minuten reduziert werden In der Auswertung konnten die Forscher der IHP die Auswirkung des endlichen Reflektorbereichs auf das Sichtfeld eines Automotive-Radarsensors analysieren »Frequenzsysteme im Sub-THz-Bereich gewinnen in der Forschung und in vielen Anwendungsbereichen zunehmend an Bedeutung« resümiert Prof Dr Gerhard Kahmen WissenschaftlichTechnischer Geschäftsführer von IHP »Das auf das D-Band erweiterte OTA-Testsystem von Rohde & Schwarz ist eine hervorragende Lösung für die präzise und zeiteffiziente Charakterisierung von Strahlungsdiagrammen komplexer Antennenstrukturen wie sie auf unseren D-Band-Radarchips implementiert sind Für IHP sind diese Messungen wichtig um einen noch besseren Einblick in die Physik der Antennenstrukturen zu gewinnen « nw ■ Bild prirach Adobestock Mit dem Messaufbau von Rohde & Schwarz lassen sich sowohl Amplitudenals auch phasenkohärente Messungen im D-Band durchführen Bild Rohde & Schwarz Rohde & Schwarz und IHP haben erstmals eine vollständige Messung der 2Dund 3D-Richtcharakteristik von Antennen auf Transceiver-Modulen durchgeführt die für den Betrieb im D-Band vorgesehen sind Ein wichtiger Schritt im Hinblick auf 6G und Automotive-Radar