現在人們都把大部分希望寄託在將毫米波(mmWave)技術整合至由國際電子電機工程師學會(IEEE)與第三代合作夥伴計畫(3GPP)定義的連接和通訊協定上。
例如WiGig(IEEE 802.11ad)已經為眾多應用提供極高的輸送量與低延遲連接。此外，2015年世界無線電通訊大會上提出的24GHz∼86GHz頻率範圍的研究證明了毫米波頻率在5G無線通訊中的重要性。
將通訊網路延伸到毫米波的好處源自於在如此高頻下運行的物理特性。這些物理特性包含更高頻寬的訊號提供更高的頻譜效率、更短的波長需要更小的元件尺寸、允許相同的空間封裝更多的天線、提供更大的網路容量、給予同時使用的用戶們更好的隔離力。
上述特性雖可為消費者帶來諸多益處，但卻讓射頻晶片(RFIC)廠商面臨新的挑戰，因為他們不能直接採用測試以前標準的方法。無論是從經濟角度還是技術角度，採用模組化硬體與可擴展軟體來測試毫米波頻率，將是RFIC廠商的理想選擇。
IEEE成員、IMS 2016大會主席兼NI研發工程師Amarpal (Paul) Khanna博士指出，毫米波研究提供了無數的技術方案，這些方案不斷完善而且由於運行頻率與頻寬尚未定案，適用於驗證/確認、生產測試的靈活系統將會帶來巨大的效益，因為這些系統具有足夠的靈活性來面對標準制定過程中的變數。
高彈性測試方案 提高研發投資效益
毫米波技術為消費型應用提供的切實利益使得RFIC設計日益複雜化，此外其成本必須不斷降低才能滿足各種利基應用的需求。現在RFIC廠商都在思考範圍經濟與規模經濟。半導體製造商如果不能將常見功能元素標準化並且使其能夠複用多種設計，那就只能以維持較低利潤來保持競爭力。
當設計像5G這樣的新標準時，經濟因素就會被進一步放大。多方提出的不同頻帶提案使得人們無法確定哪個頻譜最終將被納入新標準中。除非測試系統足夠靈活，否則在標準確定之前的投資都很有可能石沉大海。
為了減少初始成本，製造商使用了「黃金待測物(DUT)」與內置自我檢測等測試方法。但是，這些低成本選項無法完全滿足設計驗證需求。產品必須進行非常嚴格的精確計量才能確保通過認證並且符合規範與法規。這只能透過使用可追溯的測試儀器來驗證效能才能實現。
維持測試靈活性的難處在於成本，不論是支援新頻率與頻寬的成本或是用在最終有可能被淘汰頻段的成本。成功的IC設計策略採用功能複用，投資在正確的測試系統意味著投資模組化系統。高經濟效益的測試系統可提供一個核心平台、各種獨立的功能元件來進行調變、解調、資料行動、處理。該平台可與相對應的擴充元件結合來實現所需的頻率。這樣的設計可允許組件的投資適用於多個不同的頻率。這也有助於降低服務各種應用相關的成本並且應對5G開發過程中的不確定性，同時也可提供完全符合需求的測試功能。
共用核心平台 實驗室/產線測試資料接軌
與低於6GHz的頻率不同，毫米波頻率的天線尺寸非常小。這些天線通常採用貼片陣列的方式整合到IC內部，這使得波束形成等傳輸技術更為經濟，但是也更難進行特性描述。設計驗證中常見的一種情況是將裝置放置在無回音室中，並且將測試天線陣列放置在相應的位置，通過無線(OTA)方式驗證發射圖。雖然OTA測試系統對於完整驗證裝置效能必不可少，但是隔離輻射的難度、高接觸測試程式需求(會導致輸送量降低與成本增加)、物理成本與尺寸卻使其不適合用於產線的設計驗證。
將研發用的OTA架構測試系統應用到生產線非常困難，因此有效的測試解決方案必須能夠利用核心功能硬體、軟體平台提供靈活的設備連接。借助具有多種連接選項的通用核心平台，製造商可以對實驗室的高採樣數OTA測試結果進行資料統計關聯。這些結果可用於驗證不同波束配置下的輻射圖，以及在相同波束配
置下每根天線的探測結果。透過共用後台，製造商可以為每種測試方案部署正確的前端解決方案，並且不須為整個價值鏈的每個階段投資新的測試系統組態。
多功能設計引發新測試考量
傳統測試方法的另一個挑戰在於將毫米波技術與其他標準整合，藉此形成一個「多頻帶」無線系統來更有效地調度使用者與資料。典型的例子就是無線路由器聲稱的「三頻」Wi-Fi，不過實際上這些路由器分別只用了2.4GHz與5GHz未授權頻段的一個與兩個通道。增加了60GHz的802.11ad標準後，這個系統才真正成為「三頻」。
測試此類功能整合設備帶來了新的問題。這些設備是否會變成單一模組，在一個封裝中支援所有頻段？哪些測試點須要進行功能測試？這些模組會在同一網站上對所有頻段進行測試，還是會在不同的網站分別進行低於6GHz與60GHz的測試？
PXI等模組化平台簡化了新的I/O插入，增強了現有功能，從而緩解了這些擴充性的挑戰。此外，傳統單一標準系統通常採用的是區域網路(LAN)匯流排，受到資料傳輸與處理能力的限制而無法進行擴充來處理較大的波形。例如，典型802.11ad訊號需要的資料傳輸能力是典型802.11ac訊號的五十倍。
與傳統系統體積龐大且成本高昂的特性相比，PXI模組化測試平台提供了較佳的尺寸、成本、I/O組合來支援功能整合應用。目前PXI可以處理近16GB/s的輸送量，然而隨著底層匯流排與處理技術的持續發展，PXI有望成為未來測試技術的理想測試平台。
測試策略=商業策略
隨著愈來愈多業者投入5G通訊在毫米波領域的研究，加上其他可支援5G通訊的頻段尚存在不確定性，WiGig RFIC廠商面臨的挑戰只會有增無減。精明的企業將攜手能夠提供靈活測試平台、支援長期產品策略的供應商來提早制定測試策略。模組化平台正在引領5G與毫米波技術的研究，並且將通過為日益複雜的高頻應用提供具經濟效益且靈活的解決方案，來繼續引領測試發展。
(本文作者任職於國家儀器)