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학계와 주요 업체들은 110GHz ~ 170GHz 범위의 D-Band 주파수 대역을 5G 및 6G 이동 통신 기술과 미래의 자동차용 레이더 애플리케이션을 위한 후보 주파수 대역으로 평가하고 있다. 로데슈바르즈(Rohde & Schwarz)는 Sub-THz로 언급되는 이들 주파수 대역에 중점을 두고 지속적인 연구 활동을 수행해 왔으며, 이를 통해 새로운 이정표를 세우는 데 성공했다. 로데슈바르즈는 IHP와 협력하여 업계 최초로 D-Band 주파수 대역에서의 트랜시버 모듈에 대한 완벽한 2D/3D 안테나 특성화 작업을 수행했다.

밀리미터파(mmWave) 주파수를 지원하는 5G 네트워크 및 단말기(Device)와 마찬가지로, 미래의 이동 통신 또는 차량용 레이더 애플리케이션을 지원하기 위한 안테나 시스템과 RF 트랜시버 모듈은 매우 까다로운 측정 요구 사항을 가진다는 점에서 유사한 면이 있다. 넓은 주파수 범위와 더 많은 수의 안테나 소자들, 전통적인 방식의 외부 RF 커넥터 미지원 등의 특성으로 인해 차폐 환경에서 진행하는 OTA(Over-The-Air) 시험이 필수적으로 요구된다. 무선통신 테스트 전문기업인 로데슈바르즈(Rohde & Schwarz)와 IHP(Innovations for High Performance Microelectronics)는 이러한 시험 방법을 서브 THz 범위에 적용하는데 성공했다. 두 회사는 D-Band 주파수 대역에서 레이더 모듈의 완벽한 2D/3D OTA 측정을 최초로 시연했다.

시험 환경은 로데슈바르즈의 R&S ATS1000 안테나 테스트 시스템과 R&S ZNA43 벡터 네트워크 분석기, R&S AMS32 안테나 측정 소프트웨어로 구성되었다. R&S ATS1000 안테나 측정 시스템은 OTA 및 안테나 시험을 지원하는 이동 가능한 소형 차폐 챔버 솔루션으로 5G 밀리미터파 애플리케이션에 매우 적합하다. D-Band 주파수 대역을 지원하기 위해 로데슈바르즈는 자회사인 RPG(Radiometer Physics GmbH)의 확장 옵션을 적용하여 송신 및 수신에 대한 주파수 변환을 프로브에서 직접 수행할 수 있다. 따라서, 안테나 측정 시스템에 대한 기계적인 수정이나 RF 케이블링이 추가로 필요하지 않다. 이러한 측정 시스템으로 D-Band 주파수 대역에서 방사되는 DUT(Device Under Test)의 진폭과 위상 정합성을 측정할 수 있다. R&S AMS32 소프트웨어는 Nearfield – Farfield 변환을 지원하며, 높은 정확도의 포지셔너와 결합하여 Post-processing을 비롯한 완전 자동화된 3D 패턴 측정을 단시간에 수행할 수 있다.

IHP는 동일한 D-대역 레이더 트랜시버 칩셋에 기반하면서 서로 다른 안테나 구조를 가지는 4종의 DUT(Device Under Test)를 제공했다. 이들 DUT들은 Air Trench와 On-Chip Antenna Array를 가지는 On-Chip Single Patch 및 Stacked Patch를 포함한다. OTA 특성화는 Single Patch 대비 더 넓은 대역폭을 제공하는 Stacked Patch를 이용하여 검증되었다.

다양한 DUT의 성능은 두 가지 다른 설정을 사용하는 구형 측정(Spherical Measurement)을 통해 특성화되었다. 각도 세타(Angular Theta)의 스텝 사이즈를 1도에서 5도까지 늘리면, 총 측정 시간을 70분에서 12분으로 단축할 수 있다. IHP의 연구원들은 획득한 측정 데이터를 기반으로 서로 다른 DUT 설계를 비교함으로써 레이더 센서의 FoV(Filed-of-View)에 대한 Finite on-board reflector 영역의 영향을 분석할 수 있었다.

IHP의 매니징 디렉터인 Gerhard Kahmen 교수는 "Sub-THz 주파수 시스템은 연구 및 다양한 애플리케이션 분야에서 점점 더 많은 주목을 받고 있다. D-Band 주파수 대역으로 확장된 로데슈바르즈의 OTA 테스트 시스템은 D-Band 레이더 칩의 복잡한 안테나 구조의 방사 패턴을 시간 효율적으로 정확하게 특성화할 수 있는 탁월한 방안을 제시한다. 이러한 측정은 IHP가 안테나의 물리적 구조를 이해하고, 성능을 더욱 향상시키는데 매우 중요하다."며, "무선 및 밀리미터파 통신 분야를 선도하는 산업 파트너와의 성공적인 협력은 연구 및 애플리케이션 분야 간의 긴밀한 상호작용의 이점을 보여준다."고 밝혔다.

로데슈바르즈의 시스템 및 프로젝트 부문 부사장인 Alexander Pabst는 "IHP와 같은 탁월한 파트너와 협력하여 OTA 테스트를 위한 업계 선도적인 테스트 솔루션을 발전시킬 수 있게 되어 기쁘게 생각한다. 이러한 공동 노력은 연구소와 주요 업체들이 미래의 자동차용 레이더 애플리케이션과 6G와 같은 차세대 무선 통신 표준을 위한 안테나 시스템과 트랜시버 모듈을 테스트하고 특성화하는데 도움이 될 것이다."고 언급했다.