背景

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、多媒體流等高帶寬應(yīng)用的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，引發(fā)了開(kāi)發(fā)為通信網(wǎng)絡(luò)提供高帶寬、更高速率和可靠性新技術(shù)的需求。5G和未來(lái)的6G技術(shù)將逐步使用更高的頻率，甚至可達(dá)到或超越100 GHz，以實(shí)現(xiàn)達(dá)到每秒太比特量級(jí)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(cè)試的發(fā)展，將需要支持太赫茲頻段的測(cè)試測(cè)量設(shè)備。由于頻率極高，可能需要在當(dāng)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(cè)試上述材料在與D波段及以上極高頻率相互作用時(shí)性能。

對(duì)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(shì)外，它還帶來(lái)了信號(hào)穿透和自由空間路徑損耗的一些基本問(wèn)題。從通信的角度來(lái)看，這意味著運(yùn)營(yíng)商將不得不安裝大量基站，為每條街道和每個(gè)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(wú)源設(shè)備，但可以在所需的方向上偏轉(zhuǎn)/反射高頻信號(hào)。這意味著，如果這些表面安裝在每個(gè)交通/道路/通信標(biāo)志上，那么只有一到兩個(gè)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(hào)的導(dǎo)電油墨涂層制成。油墨由一種特殊材料制成，需要對(duì)其介電常數(shù)Dk和Df、損耗切線等進(jìn)行表征。為了表征這些特殊材料，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀需要在單次掃描中從極低頻到高頻（達(dá)220 GHz及以上）或以高達(dá)1.1 THz的帶狀方式運(yùn)行。

由于材料預(yù)計(jì)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(yīng)。因此，需要一個(gè)可以覆蓋基波和諧波的寬帶VNA。

測(cè)試需求

與5G甚至商用6G技術(shù)相關(guān)的一些其他測(cè)量（尚未確定頻段）要求兩個(gè)VNA端口在距離上分開(kāi)，以便在更大的材料區(qū)域上進(jìn)行材料測(cè)量（Dk、Df、損耗切線等）。這對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境中的材料測(cè)量測(cè)試特別有用，因?yàn)檫@些材料的薄片需要在更長(zhǎng)的距離上快速有效地進(jìn)行測(cè)試。到目前為止，唯一的解決方案是使用臺(tái)式VNA，將長(zhǎng)測(cè)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(jì)算的材料特性基于反射）排列。

在較低頻率下，這不是問(wèn)題，因?yàn)殡娎|移動(dòng)時(shí)的相位變化并不顯著。然而，隨著頻率的升高，移動(dòng)長(zhǎng)測(cè)試引線電纜會(huì)產(chǎn)生相位波動(dòng)，導(dǎo)致材料的錯(cuò)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(zhǎng)的距離（2米、5米、10米及更長(zhǎng)）上，使測(cè)量更容易。安立公司還與多家為測(cè)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(cè)量將成為對(duì)所有攜帶高頻信號(hào)的設(shè)備和器件進(jìn)行的更重要的測(cè)量。表征材料的電損耗特性和相位偏差將在6G器件和應(yīng)用中發(fā)揮非常重要的作用。盡管帶狀測(cè)量一直用于材料測(cè)試，但用于材料建模的6G技術(shù)實(shí)施需要寬帶VNA解決方案來(lái)表征材料在工作頻率下的響應(yīng)，以及諧波含量。安立公司提供了幾種解決方案來(lái)充分表征高頻材料。