乾貨!優化寬帶信號EVM測量的三個實踐技巧

2020-12-21 騰訊網

誤差矢量幅度(EVM)測量可以幫助工程師深入洞察數字通信發射機和接收機的性能。對於數字調製信號,任何影響信號幅度和相位軌跡的信號缺陷,都會影響到EVM的測量及其結果顯示。

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EVM測量為數字調製信號提供了一個簡單、定量的性能評定參數。

圖 1 顯示了對常見調製格式的解調分析。IQ 測量波形數據被分成兩路:一路進入解調器恢復成原始數據比特,數據比特再經過調製,得到 IQ 參考(理想)波形;另一路通過信號補償和測量濾波器的處理,得到 IQ 測量波形數據。信號誤差是參考波形與補償後的測量波形之間的差異。

某些無線標準(如Wi-Fi和LTE)使用分貝(dB)作為 EVM 結果的單位:

EVM (dB) = 20 log10 (EVM (%))

「工欲善其事,必先利其器」,作為EVM測試工具的信號分析儀,要求自身性能對EVM測量的影響要儘可能的小。因此,優化信號分析儀的測量設置,也是EVM測量的關鍵,對於5G、Wi-Fi 6等寬帶信號的分析更是至關重要的。

實踐技巧1 :優化混頻器電平

實踐技巧2 :優化中頻數字轉換器的信噪比

實踐技巧3 :優化相位噪聲

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實踐技巧1

優化混頻器電平

無線通信標準均在最大輸出功率時來定標EVM測量結果。通常可以控制信號分析儀中的第一級混頻器的功率電平,以確保大功率輸入信號不會導致信號分析儀失真。混頻器電平的優化設置取決於測量硬體、輸入信號的特性以及規範測試要求。

信號分析儀的非線性器件(如混頻器)在某些條件下可能會產生失真。當輸入信號分析儀的信號功率過大時,該信號會導致輸入混頻器失真。可調輸入衰減則可避免輸入混頻器因大功率信號導致的失真。

【調整輸入衰減】

分析儀的輸入衰減器會降低進入輸入混頻器的信號功率。但是,輸入混頻器電平設置是失真性能與噪聲靈敏度折中後的結果。在較高的輸入混頻器電平下,可以實現較好的信噪比(SNR);而在較低的輸入混頻器電平下,失真比較小。性能優異的信號分析儀可以提供精細步進的輸入衰減,從而為優化輸入混頻器電平提供更好的解析度。

【打開內置前置放大器】

在空口(OTA)測試以及測試系統插損較大的場景中,輸入信號電平可能會比最佳混頻器電平低一些。內置的前置放大器具有更好的噪聲係數,在過低輸入電平時打開這一設置,可以保證輸入混頻器的信號保持在最佳的範圍。

實踐技巧2

優化中頻數字轉換器的信噪比

寬帶毫米波的應用是無線技術發展的趨勢。毫米波頻段的寬帶噪聲以及信號分析儀與待測件(DUT)之間過大的路徑損耗會導致數字轉換器的SNR降低,而SNR較低的話,會導致測量的EVM變差,從而不能準確顯示出被測件的性能。

SNR對發射機測量的影響

信號分析儀的系統中頻(IF)噪聲必須要足夠低,才能獲得最佳的EVM測量結果。而另一方面,數字轉換器的輸入信號電平必須要足夠高,且不得導致數字轉換器過載。因此,需要根據待測的信號峰值電平對射頻衰減器、前置放大器和中頻增益值進行綜合設置。現代新型信號分析儀,可以實現單鍵優化這些硬體設置,從而改善 SNR 並避免數字轉換器過載。

優化 EVM測量,改善 5G NR信號解調分析

實踐技巧3

優化相位噪聲

相位噪聲描述的是振蕩器的頻率穩定性,會導致誤差矢量信號的相位分量出現誤差。信號分析儀的相位噪聲是造成EVM測量誤差的原因之一。為了獲得信號分析儀的最佳相位噪聲性能以進行調製分析,不僅要考慮信號分析儀的相位噪聲曲線(近端和寬頻偏),還要考慮輸入信號的工作頻率、帶寬和子載波間隔(OFDM 信號)。

針對不同的操作條件,選擇特定的 LO相噪模式

信號分析儀本振信號的相位噪聲會轉換為信號分析儀混頻器的輸入。相位噪聲對IQ星座圖的直接影響是產生符號的徑向拖尾。在使用高階調製方案時,星座點距離更小,對EVM性能的要求也更高,應確保信號分析儀的相位噪聲性能不會影響 EVM 測量結果,不讓信號分析儀的相位噪聲成為制約 EVM 測量的瓶頸。

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