遠(yuǎn)場(chǎng)距離始終是OTA測(cè)試中讓大家頭疼的一個(gè)因素。上一篇我們討論了關(guān)于TRP的測(cè)試，為什么可以不用遠(yuǎn)場(chǎng)距離而使用更小的測(cè)試距離。但對(duì)于EIRP或其他方向性的測(cè)試項(xiàng)，卻只能使用遠(yuǎn)場(chǎng)距離來(lái)進(jìn)行。關(guān)于遠(yuǎn)場(chǎng)距離，我們?cè)?jīng)發(fā)過(guò)一篇文章，遠(yuǎn)場(chǎng)距離是10λ還是2D^2/λ，最近又有了一些新的發(fā)現(xiàn)，與大家分享。

01

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遠(yuǎn)場(chǎng)距離還可以有哪些

先來(lái)回顧一下之前的主要內(nèi)容：遠(yuǎn)場(chǎng)距離被認(rèn)為是10倍波長(zhǎng)的距離，這一考慮是從“源天線和測(cè)試天線之間相互耦合的影響”角度出發(fā)考慮的。當(dāng)間距大于約10個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，這種影響可以忽略不計(jì)。根據(jù)對(duì)距離天線10個(gè)波長(zhǎng)的極短偶極子天線進(jìn)行的計(jì)算，電感場(chǎng)（inductive field）的電平（也就是反應(yīng)場(chǎng)中會(huì)耦合的部分）將比輻射場(chǎng)的電平低36dB。一般對(duì)于較小的天線（電氣尺寸在一個(gè)波長(zhǎng)以下），遠(yuǎn)場(chǎng)距離R可以用10λ來(lái)近似表示。

而2D^2/λ的遠(yuǎn)場(chǎng)距離，是從“相位變化隨測(cè)試天線口徑的影響”角度去考慮的。發(fā)射天線輻射的電磁波的波前是一個(gè)球面，如果 AUT 與發(fā)射天線的距離不夠遠(yuǎn)，AUT的相位分布容易產(chǎn)生較大的誤差，根據(jù)IEEE規(guī)定的天線測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)， 要求最大相位誤差不大于 π/8，也就是22.5度。由此而推算出2D^2 /λ可以近似為相位誤差符合要求的遠(yuǎn)場(chǎng)距離標(biāo)準(zhǔn)。

那是不是遠(yuǎn)場(chǎng)距離就一定是10λ，或者是2D^2/λ了呢？看起來(lái)并不是，遠(yuǎn)場(chǎng)距離的確定可以有不同的規(guī)則。我們?cè)贑TIA終端OTA測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)《Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance》中看到了不同頻段的最小測(cè)試距離的規(guī)定如下表所示：

這個(gè)Minimum Measurement Distance R（最小測(cè)試距離）是如何得出的？

它有三種遠(yuǎn)場(chǎng)距離的計(jì)算規(guī)則，并選擇了每個(gè)頻段中最嚴(yán)格的距離做為最終遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試距離。

• 規(guī)則一：需大于2D^2/λ（相位不確定性限值）；
• 規(guī)則二：需大于3D（振幅不確定性限值）；
• 規(guī)則三：需大于3λ（反應(yīng)性近場(chǎng)限值）；

其中D是EUT的尺寸，λ是所在頻段的自由空間波長(zhǎng)。對(duì)于自由空間測(cè)試，D只是EUT的最大尺寸，但對(duì)于頭/手模型測(cè)試，頭/手模型必須包括在D中。在CTIA標(biāo)準(zhǔn)中，D被選為頭/手模型的那部分尺寸，它在確定EUT的TRP或TIS時(shí)起著重要作用，并定義D=300毫米。

if D=300 mm； Freq < 1GHz, 反應(yīng)性近場(chǎng)限值3λ為最大遠(yuǎn)場(chǎng)距離； Freq > 1.5GHz, 相位不確定性限值2D^2/λ為最大遠(yuǎn)場(chǎng)距離； 1GHz < Freq < 1.5GHz, 振幅不確定性限值3D為最大遠(yuǎn)場(chǎng)距離；

所以算來(lái)算去，得到下表：

頻率f的升高和D的增大，都會(huì)讓2D^2/λ越來(lái)越大，因?yàn)椋?/span>

2D^2/λ = 2D^2 × f/c = 2D^2 × f(Hz)/(3×10^8)；

02

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遠(yuǎn)場(chǎng)距離規(guī)則選擇

看來(lái)遠(yuǎn)場(chǎng)距離，是可以根據(jù)所需的測(cè)試而進(jìn)行選擇的，CTIA之所以可以選擇最嚴(yán)格的規(guī)則作為遠(yuǎn)場(chǎng)距離，一是想對(duì)終端OTA測(cè)試環(huán)境的執(zhí)行準(zhǔn)則進(jìn)行嚴(yán)格統(tǒng)一管理，二是因?yàn)獒槍?duì)目前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，頻率還不是太高，被測(cè)終端的尺寸還不是太大，最嚴(yán)格的遠(yuǎn)場(chǎng)距離在成本與尺寸方面也基本可行。

但如果是汽車的OTA測(cè)試，例如在5.9GHz頻段，如果按照整個(gè)汽車的尺寸，比如D=6米計(jì)算，使用規(guī)則一，即2D^2/λ，遠(yuǎn)場(chǎng)距離大概是1416米，這實(shí)在是無(wú)法想象。即使不按照整車，只按照天線尺寸，比如D=1米計(jì)算，也需要大概40米的遠(yuǎn)場(chǎng)距離。

如果測(cè)試并不關(guān)心相位的不確定性（相位變化的影響是零陷點(diǎn)的幅度以及旁瓣的幅度值發(fā)生變化），大可不必非得使用2D^2/λ來(lái)計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)距離。根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)，3λ-10λ，或者3D等，都可以成為遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試的距離。

以上信息由英利檢測(cè)（Teslab）整理發(fā)布，歡迎一起討論，我們一直在關(guān)注這方面的發(fā)展，如有引用也請(qǐng)注明出處。

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