背景

對物聯(lián)網(wǎng)、云計算、機器學習、多媒體流等高帶寬應用的需求呈指數(shù)級增長，引發(fā)了開發(fā)為通信網(wǎng)絡提供高帶寬、更高速率和可靠性新技術(shù)的需求。5G和未來的6G技術(shù)將逐步使用更高的頻率，甚至可達到或超越100 GHz，以實現(xiàn)達到每秒太比特量級的數(shù)據(jù)速率。

需求

隨著6G技術(shù)中使用的器件、電子電路和材料的測試的發(fā)展，將需要支持太赫茲頻段的測試測量設備。由于頻率極高，可能需要在當今電子世界中不常用的特殊材料，例如特氟綸和石墨烯等，業(yè)界正在測試上述材料在與D波段及以上極高頻率相互作用時性能。

對于6G，隨著頻率的升高，除了調(diào)制帶寬更寬和數(shù)據(jù)速度更高的明顯優(yōu)勢外，它還帶來了信號穿透和自由空間路徑損耗的一些基本問題。從通信的角度來看，這意味著運營商將不得不安裝大量基站，為每條街道和每個家庭提供覆蓋。這種解決方案不具有成本效益，因此正在提出其他替代方案。一種替代方案是反射智能表面，它是無源設備，但可以在所需的方向上偏轉(zhuǎn)/反射高頻信號。這意味著，如果這些表面安裝在每個交通/道路/通信標志上，那么只有一到兩個基站就可以覆蓋大片區(qū)域。

這些智能表面采用特殊的可以反射高頻5G/6G信號的導電油墨涂層制成。油墨由一種特殊材料制成，需要對其介電常數(shù)Dk和Df、損耗切線等進行表征。為了表征這些特殊材料，矢量網(wǎng)絡分析儀需要在單次掃描中從極低頻到高頻（達220 GHz及以上）或以高達1.1 THz的帶狀方式運行。

由于材料預計具有極低的耗散因數(shù)和其他優(yōu)異的介電性能，除了在所需頻率下表征材料外，還必須表征一次和二次諧波的響應。因此，需要一個可以覆蓋基波和諧波的寬帶VNA。

測試需求

與5G甚至商用6G技術(shù)相關的一些其他測量（尚未確定頻段）要求兩個VNA端口在距離上分開，以便在更大的材料區(qū)域上進行材料測量（Dk、Df、損耗切線等）。這對于生產(chǎn)環(huán)境中的材料測量測試特別有用，因為這些材料的薄片需要在更長的距離上快速有效地進行測試。到目前為止，唯一的解決方案是使用臺式VNA，將長測試引線電纜連接到喇叭天線上，喇叭天線沿南北方向（或北/北方向，如果要計算的材料特性基于反射）排列。

在較低頻率下，這不是問題，因為電纜移動時的相位變化并不顯著。然而，隨著頻率的升高，移動長測試引線電纜會產(chǎn)生相位波動，導致材料的錯誤結(jié)果。

安立公司提供了一種雙端口VNA解決方案，可以放置在更長的距離（2米、5米、10米及更長）上，使測量更容易。安立公司還與多家為測量完整的材料特性提供合適的夾具和軟件的第三方公司合作。

結(jié)論

材料測量將成為對所有攜帶高頻信號的設備和器件進行的更重要的測量。表征材料的電損耗特性和相位偏差將在6G器件和應用中發(fā)揮非常重要的作用。盡管帶狀測量一直用于材料測試，但用于材料建模的6G技術(shù)實施需要寬帶VNA解決方案來表征材料在工作頻率下的響應，以及諧波含量。安立公司提供了幾種解決方案來充分表征高頻材料。