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Rohde & Schwarz premier à caractériser les fréquences de la bande D pour les radars automobiles et la 6G

Publié le 26 janvier 2021 à 12:47 par François Gauthier        Test & Validation Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz et IHP test 6G

Les universités et les principaux acteurs de l'industrie ont identifié la bande D, entre 110 GHz et 170 GHz, comme bande de fréquence candidate pour les communications mobiles au-delà de la 5G (voire la 6G) ainsi que pour les futures applications de radar automobile. Dans ce cadre, Rohde & Schwarz poursuit ses travaux de recherche appliquée en se concentrant sur cette gamme de fréquence en collaboration avec l’institut de recherche IHP Microelectronics (Innovations for High Performance Microelectronics), situé à Frankfort (Allemagne).

Ainsi les deux entités affirment être les premiers à avoir réalisé la caractérisation complète d’antennes 2D/3D pour des modules d'émission-réception fonctionnant dans la bande D. A l'instar des réseaux 5G et des équipements prenant en charge les fréquences millimétriques, les systèmes d'antennes et les modules émetteurs-récepteurs RF sur les fréquences destinées aux futures normes de communication mobile et aux applications de radar automobile devront être testés, en surmontant les problèmes liés à plusieurs caractéristiques : large gamme de fréquences, grand nombre d'éléments d'antenne et manque de connecteurs RF externes conventionnels. Il faudra donc envisager, selon Rohde & Schwarz, des tests en direct dans un environnement blindé.

C’est cette approche qui a été utilisée avec succès dans la gamme des fréquendes sub-THz. La configuration de test utilisée s’appuyait sur le système de test d'antennes ATS1000, l'analyseur de réseau vectoriel ZNA43 et le logiciel de mesure d'antennes AMS32 de Rohde & Schwarz.

Le système de test d'antenne ATS1000 est une solution de chambre blindée compacte et mobile pour les mesures OTA (Over The Air) et d'antennes adaptées pour les applications 5G dans le domaine millimétrique. Pour couvrir les fréquences de la bande D, des extensions mises au point par la société allemande Radiometer Physics (qui appartient à Rohde & Schwarz) sont utilisées pour assurer une conversion de fréquence directe au niveau de la sonde dans les deux sens de transmission du signal, en émission et en réception.

Aucun câblage RF supplémentaire et aucune modification mécanique du système de test d'antennes n'ont été nécessaires, et la configuration choisie a permis de mesurer l'amplitude et la réponse cohérente en phase d'un système sous test rayonnant dans la bande D. La caractérisation des motifs 3D entièrement automatisée a été effectuée après les mesures grâce au logiciel R&S AMS32.

L'IHP Microelectronics a fourni quatre dispositifs différents à tester (DUT, Device Under Tests), tous fondés sur le même circuit émetteur-récepteur radar en bande D mais avec des structures d'antenne différentes (antennes empilées sur puce, réseau d’antennes sur puce…). Les performances des différents DUT ont été caractérisées par des mesures sphériques, utilisant deux configurations différentes. En augmentant la taille de pas angulaire thêta de 1  à 5 degrés, les temps de test totaux pour un DUT sont drastiquement réduits, passant de 70 à 12 minutes.

En comparant les différents modèles de DUT sur la base des données de mesure obtenues, les chercheurs de l'IHP ont ainisi pu analyser l'effet de la zone finie du réflecteur embarqué sur le capteur radar FoV (champ de vision).

« Les systèmes à fréquences sub-THz reçoivent de plus en plus d'attention dans la recherche et dans de nombreux domaines d'application, explique le professeur Gerhard Kahmen, directeur général de l'IHP. Le système de test Rohde & Schwarz OTA, étendu à la bande D, offre un bon moyen de caractériser les diagrammes de rayonnement des structures d'antenne complexes, réalisées dans des puces radar en bande D. Pour l'IHP, ces mesures sont précieuses pour comprendre la physique des structures d'antenne et pour améliorer leurs performances. »

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