| 能有效測(cè)試下一代寬帶設(shè)計(jì)的新測(cè)試方法 |
| Credence Systems公司產(chǎn)品市場(chǎng)部經(jīng)理 John Lukez |
| 摘 要：Credence的ASL 3000RF為無線器件的特性化測(cè)試帶來了強(qiáng)有力的新工具,幫助工程師面對(duì)下一代無線器件及應(yīng)用,包括802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)和3G移動(dòng)通信服務(wù),在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上遇到的挑戰(zhàn)。調(diào)制S參數(shù)以新視角來看器件性能,提供了“真實(shí)”復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)作為測(cè)試條件。該分析方法結(jié)合有調(diào)制信號(hào)能力的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)使得S參數(shù)對(duì)于目前的寬帶通訊系統(tǒng)更為有用。 關(guān)鍵詞：調(diào)制向量網(wǎng)絡(luò)分析（MVNA）;S參數(shù);動(dòng)態(tài)信號(hào)包絡(luò) |
| 1.引言 ---無線通信系統(tǒng)進(jìn)入寬帶調(diào)制模式,且無線局域網(wǎng)（WLAN）和3G無線標(biāo)準(zhǔn)在頻道帶寬上的增長(zhǎng)尤為明顯。由于上述原因,設(shè)計(jì)者在器件的正弦型調(diào)制激勵(lì)響應(yīng)上遇到很大的分歧。傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)為得到S參數(shù),利用窄帶正弦型激勵(lì)信號(hào),得到有源器件的非完整特性。調(diào)制向量網(wǎng)絡(luò)分析（MVNA）技術(shù)能利用復(fù)雜的調(diào)制信號(hào)來測(cè)量S參數(shù),得到更精確的器件特性。從自動(dòng)向量網(wǎng)絡(luò)分析器（VNA）引入的調(diào)制S參數(shù)分析代表了網(wǎng)絡(luò)分析的第一大進(jìn)步。Credence的 ASL 3000RF測(cè)試系統(tǒng)包括了上述新性能,還結(jié)合了傳統(tǒng)的無線測(cè)量,如相鄰信道功耗比(ACPR),噪聲系數(shù)和傳統(tǒng)的正弦S參數(shù)。這些RF測(cè)量能力結(jié)合上混合信號(hào)儀器創(chuàng)造了完備的無線器件特性測(cè)試方案。  2.變包絡(luò)信號(hào)的挑戰(zhàn)  ---  4.為新挑戰(zhàn)提出的新結(jié)構(gòu)  ---上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析法減少了S參數(shù)測(cè)量的枯燥乏味,成為一種特征工具流傳開來。一個(gè)基于釔鐵石榴石材料（YIG：Yttrium-Iron-Garnet）的源,接一個(gè)窄帶鎖相接收器,這一基本技術(shù)仍是當(dāng)今大多數(shù)向量網(wǎng)絡(luò)分析師的支柱。在對(duì)用戶控制和掃描時(shí)間（sweep times)有眾多改進(jìn)的同時(shí),有一基本方法一直延用到今天。那就是將正弦信號(hào)掃入器件,再測(cè)量其頻域響應(yīng)。 ---MVNA技術(shù)要求利用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析硬件高速數(shù)字化儀和調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器。在Credence的 ASL3000RF,四個(gè)數(shù)字化儀同時(shí)使用,對(duì)入射、反射和傳輸波形進(jìn)行采樣。高速65MSPS的數(shù)字化儀用來捕獲高達(dá)20MHz的連續(xù)信號(hào)寬帶信號(hào)正如802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)。為產(chǎn)生調(diào)制激勵(lì)信號(hào),一個(gè)相位正交（I/O）產(chǎn)生器（an in-phase and quadrature (I/Q) generator）可以利用計(jì)算機(jī)文件產(chǎn)生的信號(hào)隨意調(diào)制。圖6顯示了MVAN技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)。 ---通過一個(gè)雙信道I和Q的產(chǎn)生器,取得調(diào)制文件,進(jìn)行基帶調(diào)制,產(chǎn)生信號(hào)。為了能夠反復(fù)測(cè)試,一定要考慮觸發(fā)影響（the effects of triggering）。先進(jìn)的觸發(fā)機(jī)制能在調(diào)制文件的特殊地址產(chǎn)生觸發(fā)。不斷循環(huán)數(shù)據(jù)以保證總是使用相同的波形來激勵(lì)器件。這一點(diǎn)變得越來越重要,因?yàn)楦鶕?jù)放大器的響應(yīng),要考慮調(diào)制波形中峰值和零值的影響。 ---反射儀測(cè)試組形成測(cè)試系統(tǒng)的前端。應(yīng)用了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)構(gòu),能夠同時(shí)采樣入射,反射和傳輸波形。保持這一特征十分重要。因?yàn)橐_保精確的相位信息,S參數(shù)依賴于測(cè)量的同時(shí)性。 ---信號(hào)分離之后,降頻變化的第一階段將信號(hào)頻率降到帶寬為20MHz,中心頻率為213MHz的范圍。一個(gè)外部頻率合成器用來產(chǎn)生第一級(jí)本機(jī)震蕩信號(hào)。信號(hào)加上另外的信號(hào)調(diào)理之后,與本機(jī)固定200MHz的信號(hào)合成后降為一個(gè)13MHz的中頻。  ---我們必須特別關(guān)注最后的濾波,保證在反混頻濾波器中的相位響應(yīng)是平滑且近乎線性的。有著陡峭滾降邊緣的濾波器（如橢圓濾波器）能夠提供更大的帶寬,但是有更多的相位偏移。校準(zhǔn)技術(shù)能幫助消除這些影響,但是校準(zhǔn)后電路中任何小的偏差都會(huì)引起大的響應(yīng)變化。用65MHz的頻率采樣,緊接著的是數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）。所有的接收器由相同的采樣時(shí)鐘通過一個(gè)時(shí)鐘分配機(jī)制來驅(qū)動(dòng),以保證同步性。---在時(shí)域獲得數(shù)據(jù)之后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,計(jì)算出S參數(shù)。得到的波形通過合適的窗口函數(shù)用快速傅里葉變化(FFT)變換到頻域。為執(zhí)行12項(xiàng)的向量矯正,數(shù)據(jù)必須從正向和逆向兩個(gè)激勵(lì)方向得到,就如糾錯(cuò)方程考慮了兩個(gè)方向的因素一樣。然后原始的頻域數(shù)據(jù)根據(jù)S參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)定義進(jìn)行比率運(yùn)算。最后用糾錯(cuò)方程除掉fixture和其他的非理想因素。 5.調(diào)制響應(yīng)與正弦響應(yīng) |
---此功放工作在0dBm的能量輸入級(jí)時(shí),其S21數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著差異。此器件的設(shè)計(jì)是為各種WLAN系統(tǒng)提供20dBm的輸出級(jí),由輪流傳送低誤碼率(BER)的強(qiáng)信號(hào)得到更高的靈活性。在此處,1dB～2dB的性能差值就是用調(diào)制測(cè)試時(shí)器件能通過而用正弦測(cè)試時(shí)不能通過的差異。這一關(guān)鍵差異能方便的改善測(cè)試產(chǎn)量,同時(shí)保證后端用戶也能得到高品質(zhì)的器件。
---測(cè)量∠S21得到了關(guān)于調(diào)制激勵(lì)下放大器行為的更多信息。對(duì)于設(shè)計(jì)來說這點(diǎn)特別有用,設(shè)計(jì)中嘗試用相位校正的方法線性化。對(duì)于數(shù)據(jù),做了大量工作,為了得到精確的AM-PM轉(zhuǎn)移特性,并為基于DSP的線性化應(yīng)用將這些特性翻譯為有效的預(yù)矯正算法。使得大家不再畏懼用傳統(tǒng)的測(cè)試儀器獲得這些精確的特性所遇到的困難。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析儀能有效獲得正弦型信號(hào)的AM-PM特性,但是它們不能用來應(yīng)對(duì)調(diào)制信號(hào)。圖9表明了在調(diào)制條件和正弦條件下得到的不同相位響應(yīng)。兩者的激勵(lì)結(jié)果相差5°之多。這個(gè)差異可以清楚表明是否通過了設(shè)計(jì)規(guī)格。結(jié)合這樣一個(gè)事實(shí),相位的很少的角度變化會(huì)使器件性能下降10dB甚至更多。這一問題的嚴(yán)重性是很明顯的。還有一點(diǎn)很重要,上述行為沒有出現(xiàn)在無源器件如衰減器中,正如無源器件不會(huì)表現(xiàn)出晶體管器件固有的非線性效應(yīng)一樣。
