国产又黄又粗又爽一区二区,岛国中文字幕在线观看视频

能有效測試下一代寬帶設計的新測試方法
New test method for next generation wide band design

Credence Systems公司產(chǎn)品市場部經(jīng)理 John Lukez

摘要：Credence的ASL 3000RF為無線器件的特性化測試帶來了強有力的新工具,幫助工程師面對下一代無線器件及應用,包括802.11WLAN標準和3G移動通信服務,在技術(shù)上和經(jīng)濟上遇到的挑戰(zhàn)。調(diào)制S參數(shù)以新視角來看器件性能,提供了“真實”復雜的調(diào)制信號作為測試條件。該分析方法結(jié)合有調(diào)制信號能力的網(wǎng)絡分析技術(shù)使得S參數(shù)對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)絡分析（MVNA）;S參數(shù);動態(tài)信號包絡

1.引言
---無線通信系統(tǒng)進入寬帶調(diào)制模式,且無線局域網(wǎng)（WLAN）和3G無線標準在頻道帶寬上的增長尤為明顯。由于上述原因,設計者在器件的正弦型調(diào)制激勵響應上遇到很大的分歧。傳統(tǒng)測試技術(shù)為得到S參數(shù),利用窄帶正弦型激勵信號,得到有源器件的非完整特性。調(diào)制向量網(wǎng)絡分析（MVNA）技術(shù)能利用復雜的調(diào)制信號來測量S參數(shù),得到更精確的器件特性。從自動向量網(wǎng)絡分析器（VNA）引入的調(diào)制S參數(shù)分析代表了網(wǎng)絡分析的第一大進步。Credence的 ASL 3000RF測試系統(tǒng)包括了上述新性能,還結(jié)合了傳統(tǒng)的無線測量,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測量能力結(jié)合上混合信號儀器創(chuàng)造了完備的無線器件特性測試方案。

2.變包絡信號的挑戰(zhàn)
---由于消費市場要求更高速率的無線通信系統(tǒng),無線局域網(wǎng)（WLAN）802.11標準的帶寬壓力越來越大,只有使用新的無線技術(shù)才能滿足帶寬的需求。移動互聯(lián)網(wǎng)和視頻應用只是無線傳輸?shù)囊粋€例子。為了滿足這些需求,只有不斷開發(fā)有效的調(diào)制技術(shù)。在試圖保護有限頻帶的同時,傳送大帶寬的用戶需求。這些調(diào)制形式的結(jié)果之一是得到變包絡的信號,并且使得帶寬增加。這兩種趨勢都使得放大器的設計越來越難,特別是要求高線性和高效率,增加了難度。
---圖1顯示了各種復雜調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的動態(tài)信號包絡。偏離峰值和均方根（RMS）的比率被稱為峰值均值（peak-to-average）比。隨著調(diào)制類型的不同比率也會不同。但一般來說,調(diào)制的帶寬越大,比率越高。目前的無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)以802.11占市場的主導地位,而無線通信的支持者們已經(jīng)在討論100MHz帶寬的第四代系統(tǒng)了。很明顯,這種有難度的設計趨勢會繼續(xù)發(fā)展。表1列出了普通無線通信系統(tǒng)的峰值均值（peak-to-average）率。

3. S參數(shù)的新困難（new twist）

---對于有源電路的設計者來說,S參數(shù)仍然代表了一個關(guān)鍵的起點。自從網(wǎng)絡分析工具在上世紀70年代引入以來,它得到了很多的改進。但是它仍然依賴于窄帶的正弦激勵信號。S參數(shù)得到透徹的理解,從濾波器到放大器,成為各種RF和微波器件的基礎。寬帶通信系統(tǒng)的到來,使得一些現(xiàn)象不能用傳統(tǒng)的正弦S參數(shù)來描述。S參數(shù)本質(zhì)上是入射、反射和傳輸能量的比率。當S參數(shù)能上溯到其用電壓或電流的定義時,在高頻時測量這些量值所遇到的困難使得S參數(shù)通常都由能量比來決定。因為這些比率即使在微波頻率,也可用很高的精度測量。圖2描述了一個典型的兩端口器件模型,對S參數(shù)的定義提供一種直觀的理解。
---式1～式4是圖2中兩端口的S參數(shù)比率。向量網(wǎng)絡分析器用窄帶接收器（10Hz～35kHz）測量a1,b1,a2,b2信號,然后將它們相比并進行糾錯來測量S參數(shù)。圖3以S21為例說明了這一過程。
---在調(diào)制的S參數(shù)中,仍要應用網(wǎng)絡分析的基本原則。兩端口模型定義也是一樣。比率也以同樣的方法定義。但是對于待測的器件(DUT),一般都會用復雜的調(diào)制激勵而不會用簡單的正弦激勵。鑒于正弦型的例子,圖4說明了調(diào)制S參數(shù)的比率過程。
---圖4顯示的比率過程,說明了調(diào)制的S參數(shù)只能在大信號能量處才能得到計算。在測量S參數(shù)時,如不考慮頻道來計算比率,如只有噪聲存在時,這樣比率就不會收斂。所以在計算S參數(shù)比時必須考慮頻道帶寬。舉例來說,在IS-95(CDMA)中,就要利用1.2288MHz的頻道帶寬。圖5表明了用于調(diào)制S參數(shù)的信號處理方法。

---

4.為新挑戰(zhàn)提出的新結(jié)構(gòu)

---上世紀70年代出現(xiàn)的自動網(wǎng)絡分析法減少了S參數(shù)測量的枯燥乏味,成為一種特征工具流傳開來。一個基于釔鐵石榴石材料（YIG：Yttrium-Iron-Garnet）的源,接一個窄帶鎖相接收器,這一基本技術(shù)仍是當今大多數(shù)向量網(wǎng)絡分析師的支柱。在對用戶控制和掃描時間（sweep times)有眾多改進的同時,有一基本方法一直延用到今天。那就是將正弦信號掃入器件,再測量其頻域響應。
---MVNA技術(shù)要求利用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡分析硬件高速數(shù)字化儀和調(diào)制信號產(chǎn)生器。在Credence的 ASL3000RF,四個數(shù)字化儀同時使用,對入射、反射和傳輸波形進行采樣。高速65MSPS的數(shù)字化儀用來捕獲高達20MHz的連續(xù)信號寬帶信號正如802.11無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)。為產(chǎn)生調(diào)制激勵信號,一個相位正交（I/O）產(chǎn)生器（an in-phase and quadrature (I/Q) generator）可以利用計算機文件產(chǎn)生的信號隨意調(diào)制。圖6顯示了MVAN技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)。
---通過一個雙信道I和Q的產(chǎn)生器,取得調(diào)制文件,進行基帶調(diào)制,產(chǎn)生信號。為了能夠反復測試,一定要考慮觸發(fā)影響（the effects of triggering）。先進的觸發(fā)機制能在調(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器件。這一點變得越來越重要,因為根據(jù)放大器的響應,要考慮調(diào)制波形中峰值和零值的影響。
---反射儀測試組形成測試系統(tǒng)的前端。應用了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡分析儀結(jié)構(gòu),能夠同時采樣入射,反射和傳輸波形。保持這一特征十分重要。因為要確保精確的相位信息,S參數(shù)依賴于測量的同時性。
---信號分離之后,降頻變化的第一階段將信號頻率降到帶寬為20MHz,中心頻率為213MHz的范圍。一個外部頻率合成器用來產(chǎn)生第一級本機震蕩信號。信號加上另外的信號調(diào)理之后,與本機固定200MHz的信號合成后降為一個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。校準技術(shù)能幫助消除這些影響,但是校準后電路中任何小的偏差都會引起大的響應變化。用65MHz的頻率采樣,緊接著的是數(shù)字信號處理器（DSP）。所有的接收器由相同的采樣時鐘通過一個時鐘分配機制來驅(qū)動,以保證同步性。
---在時域獲得數(shù)據(jù)之后,對數(shù)據(jù)進行處理,計算出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項的向量矯正,數(shù)據(jù)必須從正向和逆向兩個激勵方向得到,就如糾錯方程考慮了兩個方向的因素一樣。然后原始的頻域數(shù)據(jù)根據(jù)S參數(shù)的標準定義進行比率運算。最后用糾錯方程除掉fixture和其他的非理想因素。

5.調(diào)制響應與正弦響應
---用上述系統(tǒng),從一個2.4GHz的WLAN功放采集數(shù)據(jù)。在下面的測試中,為器件提供各種能量級別的QPSK調(diào)制信號,來說明調(diào)制條件下得到的不同性能結(jié)構(gòu)。
---此功放工作在0dBm的能量輸入級時,其S21數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著差異。此器件的設計是為各種WLAN系統(tǒng)提供20dBm的輸出級,由輪流傳送低誤碼率(BER)的強信號得到更高的靈活性。在此處,1dB～2dB的性能差值就是用調(diào)制測試時器件能通過而用正弦測試時不能通過的差異。這一關(guān)鍵差異能方便的改善測試產(chǎn)量,同時保證后端用戶也能得到高品質(zhì)的器件。
---為保證測量系統(tǒng)的精確性,要測試一個無源器件(10dB的衰減器)。如衰減器這樣的無源器件,不會出現(xiàn)諸如門過熱（gate heating）和電流擁塞（current crowding）這樣的有源器件所有的非線性影響。這一想法就是調(diào)制S參數(shù)和正線型S參數(shù)的不同行為的最初機制。圖8說明了對無源器件使用正弦激勵和調(diào)制激勵的結(jié)果有很好的一致性。
---衰減器值的一致性偏差在±0.25dB范圍內(nèi)。說明了各種測量方法的一致性。這也說明了測量功放得到的不同結(jié)果是由于獨特的器件行為所致。
---測量∠S21得到了關(guān)于調(diào)制激勵下放大器行為的更多信息。對于設計來說這點特別有用,設計中嘗試用相位校正的方法線性化。對于數(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的線性化應用將這些特性翻譯為有效的預矯正算法。使得大家不再畏懼用傳統(tǒng)的測試儀器獲得這些精確的特性所遇到的困難。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡分析儀能有效獲得正弦型信號的AM-PM特性,但是它們不能用來應對調(diào)制信號。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。兩者的激勵結(jié)果相差5°之多。這個差異可以清楚表明是否通過了設計規(guī)格。結(jié)合這樣一個事實,相位的很少的角度變化會使器件性能下降10dB甚至更多。這一問題的嚴重性是很明顯的。還有一點很重要,上述行為沒有出現(xiàn)在無源器件如衰減器中,正如無源器件不會表現(xiàn)出晶體管器件固有的非線性效應一樣。