5G射频前端成败关键在测试

5G 带来了众多机遇，但挑战也不期而至。为了释放 5G 的商业潜力，芯片和终端工程师必须克服在技术演进道路上出现的重大挑战：毫米波传播和信道建模、宽带校准、复杂的天线系统、波束赋形、空口测量、为实现峰值数据吞吐量而实施的协议优化、数字接口能力、电池续航时间提升等等。

对智能手机供应商而言，任何重大延误都可能是灾难性的。随着智能手机市场的日益成熟以及持续的激烈竞争，如何保持竞争力对于OEM厂商至关重要。更重要的是，OEM厂商对下一代无线网络寄予厚望，期望通过网络的提升刺激手机升级的需求并且加速更换周期。

射频前端(RFFE) 是移动电话的射频收发器和天线之间的功能区域，主要由功率放大器 (PAs) 、低噪声放大器 (LNAs) 、开关、双工器、滤波器和其他被动设备组成。如果没有适当的RFFE，设备根本无法连接到移动网络，从而对于如今的用户来说毫无用处。一个设计合理的RFFE对于当前在手机性能、功能和工业设计方面的创新是至关重要的。

层出不穷的新技术，加上原有的传统技术、各种用例的混合使用以及广泛的载波频率和带宽，这一切结合起来，给业界带来了更加巨大和复杂的挑战。

很难啃，却“肥得流油”！数据显示，手机射频（RF）前端模块和组件市场发展迅猛，2016年其市场规模为101亿美元，预计到2022年将达到227亿美元，复合年增长率为14%。这样的高速增长，惹得其它半导体市场中的厂商羡慕不已。

2016~2022年手机射频前端模块和组件市场

射频前端这块肉真是“肥的流油”啊！有木有？

随着整个行业向LTE-Advanced Pro与5G迈进，射频前端的设计将变得更为复杂。新的无线网络需要更多的射频前端功能，包括高阶多输入多输出与大规模多输入多输出、智能天线系统以及复杂的滤波功能。目前一台支持双载波聚合的高端智能手机的射频前端组件数量已经是一台标准的3G智能手机的七倍之多，而且这个数量预计会随着无线网络升级成LTE-Advanced Pro与5G而翻倍。

射频

“老司机”贪图侥幸，栽了！

| 一个真实的开发故事

开发的产品越多，就越相信这个世界不存在完美的产品，不管开发者经验有多丰富、设计方案有多完善，是个产品就会存在不足或遗憾。我朋友老陈是个非常仔细的人，这次我们却一起走了一趟麦城，挺滑稽的是两人都清楚千万不要侥幸，结果两人在不知不觉中就忘记了侥幸二字。

开发的产品越多，就越相信这个世界不存在完美的产品，不管开发者经验有多丰富、设计方案有多完善，是个产品就会存在不足或遗憾。

故事是这样的：老陈主导某手机品牌公司某产品的射频开发，也是实际产品开发负责人，略微吹点牛皮的说这个产品开发若不是他，还真难做出这么一个“优秀”的产品。给这个产品的开发定义为“优秀”是有一定理由的。开发过程是全方位的，产品性能、生产测试各个环节都有充分考虑，到工厂的时候完全就是交钥匙工程，连生产文档、测试夹具都有一并给工厂准备好。从产品试产到量产，我们连工厂的门都没进过，生产到30K的时候，工厂只给出1个不良，到现在已经出货超过100K，客户零投诉、零返修。

到这里大家可能就会有疑问，这样说这个产品没什么问题啊，这种状况客户肯定是相当满意，不会有什么意外发生啦。

是的，老陈就栽在了这种想法上。

我们在开发测试中发现产品偶尔会出现上发射端信号不良的情况，几率非常之低。当时老陈分析了这种情况，认为用户发现的几率为百万分之几，于是就“侥幸”的认为不是问题，就算发现了只要向客户解释清楚客户“肯定”可以接受。随着产品生产数量的不断增加，工厂在生产测试中发现有少量产品信号“不稳定”，初测不合格，复测又一切正常，没有发现任何问题。

就在这个时候，老陈被工厂品质部门约见，可是品质部门也头大，很难再现问题症状，虽然约见了，他们始终无法阐述问题所在，这样他们无法当面演示发现的“不稳定”的现象。于是讨论结果是继续观察。

成也测试败也测试

真佩服这个工厂品质部门的老大，接下来他专门安排了一名品质工程师全天测试，十天之后，幸好最后，该工程师找到了再现问题所在——由于品质测试不注意，没及时发现天线匹配电路的小问题导致射频信号不稳定。老陈最后总结得出，就算多简单的事情都要一一测试！比如一个天线匹配电路，你可以通过不同匹配方式测试分析它对于总辐射功率，对总全向接收灵敏度的不同影响分析出来，你也就知道以后怎么样的天线，前提是你得去做。

这样的问题比较常见，最典型的是一次产品已经上市了，交付了20K了，客户在检测时偶尔发现了一个问题，而在你到客户那里时无论如何也不能重现。就只能再观察了，关键的问题是寻找办法来重现问题。但现在的产品开发周期如此的短，不容你来想办法解决了。 只能来请上帝保佑了。但作为工程师，还是应该不断的总结了，不能忽视开发过程中的出现的任何问题，这方面我们要向日本的工程师学习，对于出现的问题，他们绝不放过，直到找到问题的根源。

虽然在射频领域混了三十多年的老陈已经退出了射频界，但现在还是经常念叨起这件事。现在随着5G技术快速铺开，他对射频前端开发和测试的事情尤其忧心忡忡。

5G时代，超难实现的射频及硬件设计

他们选择了这样的测试平台

以上只是射频测试的冰山一角

NI重新定义了射频测试