如何表征數字寬帶收發信機
發布時間:2022-11-16 來源:KEYSIGHT 責任編輯:wenwei
【導讀】隨著各種應用開始采用相控陣天線,網絡體係結構已經走上了新台階,從而滿足尺寸、重量、功率和成本(SWaP+C)要求。為了向更高階段演進,天線係統需要可擴展的數字波束賦形和更加豐富的功能來滿足應用需求。
xinyidaishepinqianduantixijiegouxuyaojinliangsuoxiaomeigegongnengmokuai,bingyongruanjiantidaiyibufenyingjian,tongguojichengshuzijidaiheshujuchuliyaosulaijianshaohulian。deyiyushepinyuanqijianheshujuzhuanhuanqijishudejinbu,shuzijichengshepinqianduanyichengweiyizhongshiyongdeshejitixijiegou,keyizaiweilaidexuduoshepintongxinhechuanganxitongzhongshixian。
數字射頻跨域測試解決方案具有以下優勢:
• 支持新型數字射頻激勵響應測試
• 表征數字集成射頻前端的真實性能
• 展示寬帶收發信機的射頻性能
更高的集成度帶來重重挑戰
高度集成的射頻係統具有高速數據轉換器和大工作帶寬,它們擁有諸多優勢(圖1)。但(dan)是(shi),它(ta)們(men)也(ye)在(zai)設(she)計(ji)和(he)性(xing)能(neng)驗(yan)證(zheng)方(fang)麵(mian)給(gei)工(gong)程(cheng)師(shi)設(she)置(zhi)了(le)障(zhang)礙(ai)。工(gong)程(cheng)師(shi)需(xu)要(yao)快(kuai)速(su)克(ke)服(fu)這(zhe)些(xie)障(zhang)礙(ai)才(cai)能(neng)設(she)計(ji)和(he)構(gou)建(jian)滿(man)足(zu)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)和(he)上(shang)市(shi)時(shi)間(jian)要(yao)求(qiu)、降低成本且具有競爭優勢的射頻係統。
圖1. 憑借新的數字基帶體係結構,集成射頻前端可以采用具有千兆赫采樣率、更高工作頻率和瞬時射頻帶寬的高速數據轉換器
挑戰一 更多數字數據有待分析
gaosushujuzhuanhuanqishifashejihejieshoujizhongdeguanjianyuanqijian,tongchangjuyoujiaodadexinxidaikuan。xiandaikuandaifashejihejieshoujijianggaosushujuzhuanhuanqiheshepinqianduanjichengdaoyigemokuaizhong,bimianleduitamendandujinxingxingnengbiaozheng。
測ce試shi數shu據ju轉zhuan換huan器qi需xu要yao用yong到dao射she頻pin測ce試shi設she備bei。射she頻pin前qian端duan的de測ce試shi則ze需xu要yao記ji錄lu並bing分fen析xi數shu字zi輸shu出chu數shu據ju比bi特te。針zhen對dui更geng大da帶dai寬kuan提ti高gao采cai樣yang率lv意yi味wei著zhe您nin需xu要yao處chu理li和he分fen析xi更geng多duo數shu字zi數shu據ju。通tong過guo記ji錄lu數shu字zi數shu據ju來lai分fen析xi接jie收shou機ji的de全quan部bu工gong作zuo射she頻pin帶dai寬kuan需xu要yao花hua費fei大da量liang時shi間jian。對dui於yu具ju有you許xu多duo射she頻pin路lu徑jing的de係xi統tong(例如陣列天線中的大規模多路輸入多路輸出和發射/接收模塊)而言,這個過程需要重複成百上千次,因此很難進行完整的表征。
挑戰二 傳統射頻測試工具的局限
射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)和(he)分(fen)析(xi)儀(yi)仍(reng)然(ran)可(ke)用(yong)於(yu)測(ce)試(shi)現(xian)代(dai)發(fa)射(she)機(ji)和(he)接(jie)收(shou)機(ji)。矢(shi)量(liang)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)可(ke)以(yi)精(jing)準(zhun)地(di)表(biao)征(zheng)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)和(he)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)性(xing)能(neng)。然(ran)而(er),激(ji)勵(li)響(xiang)應(ying)測(ce)量(liang)和(he)校(xiao)準(zhun)無(wu)法(fa)再(zai)用(yong)於(yu)測(ce)試(shi)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)換(huan)數(shu)字(zi)和(he)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)的(de)器(qi)件(jian)。接(jie)收(shou)機(ji)表(biao)征(zheng)通(tong)常(chang)有(you)賴(lai)於(yu)信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)的(de)線(xian)性(xing)度(du)和(he)信(xin)號(hao)保(bao)真(zhen)度(du),以(yi)及(ji)用(yong)戶(hu)分(fen)析(xi)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)數(shu)字(zi)數(shu)據(ju)的(de)能(neng)力(li)。盡(jin)管(guan)發(fa)射(she)機(ji)表(biao)征(zheng)遇(yu)到(dao)的(de)問(wen)題(ti)比(bi)較(jiao)少(shao),您(nin)仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)測(ce)量(liang)和(he)測(ce)試(shi)設(she)置(zhi)錯(cuo)誤(wu)。
挑戰三 高頻率大帶寬下的性能
具有高速數據轉換器的射頻係統不斷提高工作頻率,在用於Ka、Q 和低 V pinduanweixinglianlushishenzhihuijinruhaomibopinlvfanwei。zhexiepinlvshiyongdeshifenpeigeizuizhongyingyongdezhidingxindao,danxuyaozaizhenggegongzuodaikuanshangduishebeijinxingceshi。zaigaopinlvdadaikuanxia,shepinqianduandexingnengyuefahuishoudaopinlvdeyingxiang。
舉ju個ge例li子zi,在zai某mou個ge通tong道dao中zhong的de某mou個ge點dian上shang表biao征zheng的de發fa射she機ji性xing能neng可ke能neng會hui與yu同tong一yi通tong道dao的de其qi他ta點dian不bu同tong。隨sui著zhe工gong作zuo頻pin率lv提ti高gao,其qi中zhong的de差cha異yi變bian得de更geng加jia顯xian著zhu。工gong程cheng師shi必bi須xu以yi更geng高gao的de頻pin率lv分fen辨bian率lv進jin行xing測ce試shi,才cai能neng準zhun確que了le解jie在zai更geng高gao、更寬頻率下運行的器件受到頻率的影響。這種對射頻器件的簡單測試在用於數字到射頻混合器件時需要更多操作。
連接數字域和射頻域的解決方案
是(shi)德(de)科(ke)技(ji)數(shu)字(zi)寬(kuan)帶(dai)收(shou)發(fa)信(xin)機(ji)測(ce)試(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)能(neng)準(zhun)確(que)表(biao)征(zheng)直(zhi)接(jie)支(zhi)持(chi)數(shu)字(zi)到(dao)射(she)頻(pin)的(de)混(hun)合(he)器(qi)件(jian)。這(zhe)樣(yang)能(neng)夠(gou)揭(jie)示(shi)現(xian)代(dai)發(fa)射(she)機(ji)和(he)接(jie)收(shou)機(ji)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)的(de)真(zhen)實(shi)性(xing)能(neng)。
該解決方案由高性能矢量網絡分析儀、矢量信號發生器以及測量和分析軟件(圖2)組成。整個係統包括用於被測發射機和接收機的可定製數字數據和控製接口。測試設置界麵和分析采用新寬帶收發信機器件類別和 Device Measurement eXpert(DMX)軟件上的 IQ Waveform Creator,從而將數字域和射頻域銜接了起來。
圖2. 借助寬帶收發信機器件類別,DMX 可以使用 IQ Waveform Creator 上定義的測試信號測試混合數字到射頻器件。
跨域激勵與響應係統
頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)是(shi)高(gao)頻(pin)寬(kuan)帶(dai)射(she)頻(pin)係(xi)統(tong)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)性(xing)能(neng)特(te)征(zheng)。這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)務(wu)必(bi)要(yao)保(bao)持(chi)係(xi)統(tong)線(xian)性(xing)度(du)並(bing)實(shi)現(xian)所(suo)需(xu)的(de)信(xin)號(hao)接(jie)收(shou)和(he)傳(chuan)輸(shu)性(xing)能(neng)。然(ran)而(er),測(ce)量(liang)數(shu)字(zi)到(dao)射(she)頻(pin)混(hun)合(he)器(qi)件(jian)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)頗(po)有(you)挑(tiao)戰(zhan)。舉(ju)個(ge)例(li)子(zi),在(zai)接(jie)收(shou)機(ji)測(ce)量(liang)中(zhong),射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)器(qi)輸(shu)出(chu)所(suo)需(xu)信(xin)號(hao),被(bei)測(ce)接(jie)收(shou)機(ji)則(ze)會(hui)接(jie)收(shou)信(xin)號(hao)並(bing)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)化(hua)處(chu)理(li)。這(zhe)些(xie)任(ren)務(wu)由(you)兩(liang)個(ge)獨(du)立(li)的(de)係(xi)統(tong)完(wan)成(cheng)。
shidekejishuzikuandaishoufaxinjiceshijiejuefanganjiangxinhaoshengchengyushepinyiqiyouxiaojicheng,haijiangxinhaojieshouyubeicejieshoujiyouxiaojicheng,congerhuodepinpuxiangguanxing。
xinhaoshengchenghejieshouguochengzhongdeshujuzhuanhuanjuyouyucaiyangzhouqixiangtonghuoweiqizhengshubeidecaiyanglv,zhejiuxingchengyigeshuzishepinkuayujilixiangyingceliangxitong。gaijiejuefanganbaokuoduishepinyiqidexianxingS參數進行誤差校正和失真誤差校正,從而揭示被測發射機和接收機的真實性能特征。
快速頻率和響應測量
使用頻譜相關技術進行跨域激勵響應測量主要有以下兩點優勢:
• 快速頻率和功率響應測量
• 線性和失真表征
多個頻率分量有助於創建激勵信號(在發射機測試中為數字信號,在接收機測試中為射頻信號),從cong而er覆fu蓋gai所suo需xu的de頻pin率lv帶dai寬kuan。這zhe些xie信xin號hao會hui重zhong複fu播bo放fang。工gong程cheng師shi在zai同tong一yi周zhou期qi或huo整zheng數shu倍bei周zhou期qi內nei不bu斷duan獲huo取qu響xiang應ying信xin號hao,以yi獲huo得de更geng好hao的de精jing確que度du以yi及ji更geng高gao的de靈ling敏min度du和he穩wen定ding性xing。激ji勵li信xin號hao與yu響xiang應ying信xin號hao之zhi間jian的de關guan係xi支zhi撐cheng了le線xian性xing相xiang關guan的de頻pin率lv響xiang應ying測ce量liang,例li如ru增zeng益yi平ping坦tan度du(圖3)和時延偏差(圖4)。它也支持誤差矢量幅度(EVM)之類的不相關失真測量。
xingnengbiaozhengyugonglvdeguanxiyezunxuntongyangdeyuanze。zaizhegeshilizhong,jilixinhaoshiyigepinlvfenliang,qifuduyoufanweihebuchangjieding。gaijiejuefangankedechuyasuohebaohexingnengtezheng。
圖3. 增益平坦度(幅度偏差)
圖4. 與平均時延的偏差
數字寬帶接收機表征
要想全麵了解數字寬帶接收機的特性,您需要掌握兩個領域的知識:模擬信號調理和具有數據轉換的數字信號調理。然而,這兩個領域的知識和專業經驗通常掌握在不同的團隊手中:高頻射頻設計團隊和數字信號處理團隊。
zaixindetixijiegouxia,shuzikuandaijieshoujironghelezheliangfangmiandegongneng,ninxuyaozhangwozhelianggelingyudezhishicainengjinxingquanmiandexingnengbiaozheng。shidekejidekuayuceshijiejuefanganwuxuyonghuquxuexifuzadezhishi,erqiejianhualeceliangguocheng。
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