Medições rápidas e precisas de intermodulação passiva (PIM)

Sua tarefa

Em níveis de potência muito elevados, a intermodulação passiva (PIM) pode ocorrer em dispositivos como, por exemplo, cabos, conectores e filtros (duplex). Por exemplo, em sistemas de comunicações sem fio modernos, a PIM é uma grande preocupação em transceptores de estação rádio-base, onde a frequência dos sinais de PIM pode coincidir com a frequência do trajeto do receptor do filtro duplex, reduzindo a sensibilidade do receptor. Portanto, é fundamental testar a PIM dos filtros duplex durante a produção. As medições de PIM requerem que dois tons sejam aplicados ao dispositivo em teste (DUT), preferencialmente com varredura em frequência e em potência. As configurações para testes multi-instrumento convencionais baseadas em geradores de sinais e analisadores de espectro fornecem funcionalidade limitada e requerem esforços de programação para controlar e alinhar os instrumentos. As soluções baseadas em um analisador de redes de origem única também requerem um gerador externo de sinais e oferecem configurações de medição muito limitadas.

Outro desafio é a necessidade de fornecer sinais estáveis em elevados níveis de potência. Os efeitos de estabilização térmica dos amplificadores de potência causam variações na potência de saída, as quais devem ser resolvidas para garantir que a potência estável e calibrada seja aplicada ao dispositivo em teste. Para evitar danos ao equipamento de teste e ao dispositivo em teste, os amplificadores devem ser desligados e ligados novamente ao conectar ou desconectar o dispositivo em teste. No entanto, após ligar os amplificadores, um determinado período de tempo deve se passar para recuperar um estado operacional estabilizado. Sabendo que é difícil prever quanto tempo é necessário para obter um funcionamento estável, e levando em consideração que a velocidade é crucial em um ambiente de produção, não é desejável aguardar até que os amplificadores de potência tenham atingido a condição de funcionamento estável.

Solução de teste e medição

O uso do analisador de redes vetoriais de quatro portas R&S^®ZVAcom suas duas fontes internas possibilita gerar dois tons de compensação de frequência que possibilitam varredura rápida com um único instrumento. A opção de software de conversão de frequência R&S^®ZVA-K4contém um menu de medição de intermodulação para definir de forma eficiente a configuração para testes para as medições com varredura de frequência ou de potência.

Os dois tons aplicam-se aos amplificadores de banda larga R&S^®BBA150para gerar os altos níveis de potência necessários. Esses amplificadores, que oferecem frequências de até 6 GHze potência de saída entre 15 We 200 W, são ideais para realizar medições de PIM.

A base para o fornecimento de sinais de teste para o dispositivo em teste (DUT) é a função de controle automático de nível (ALC) do R&S^®ZVA. O ALC controla de forma precisa e independente as potências de saída de origem dos dois tons nas portas 1 e 3 usando os níveis de potência medidos nos receptores de referência das portas associadas. Isso resulta em um ajuste extremamente rápido da potência de saída na interface (o dispositivo em teste) dentro do curto período de tempo de estabilização do ALC. O ALC possibilita resolver os problemas dos períodos de estabilização térmica e de potência, bem como a variação da potência de saída do amplificador. As medições podem ser iniciadas diretamente após conectar o dispositivo em teste, e o tempo do teste é reduzido de minutos para normalmente menos de um segundo por varredura. O rendimento da produção pode ser aumentado significativamente. Na maioria dos casos, os valores padrão da função do ALC são suficientes ao fornecer um intervalo mínimo de tolerância de estabilização de 0,1 dB. Se necessário, os parâmetros do ALC podem ser definidos individualmente para oferecer suporte a requisitos de teste específicos.

Durante a calibração de potência inicial, as potências geradas pelas fontes internas são correlacionadas com os níveis de potência medidos nos receptores de referência associados e com a potência desejada fornecida na interface. Para as medições de PIM em filtros duplex para transceptores de estação rádio-base, por exemplo, esta solução única pode ser configurada para fornecer o nível de potência necessário de até +47 dBm ao dispositivo em teste. O uso dos parâmetros de teste e componentes descritos nesta ficha de aplicação disponibiliza uma faixa dinâmica ampla inigualável de até –168 dBca 43,5 dBm(1 Hz IF) a cerca de 2 GHz. Isso pode ser melhorado em mais 10 dB usando o acesso direto do receptor.

Resumo

O desempenho do teste de PIM depende essencialmente do tempo de estabilização (térmica) dos amplificadores de potência, que por sua vez exercem impacto sobre a precisão de nível, a estabilidade e o tempo de teste. O R&S^®ZVA de quatro portas com suas duas fontes internas e controle automático de nível (ALC), em conjunto com os amplificadores de banda larga R&S^®BBA150,fornece uma solução única para medições de PIM extremamente rápidas, altamente precisas e reprodutíveis.