Otimize seu analisador de sinal e espectro para atender aos mais rigorosos requisitos de magnitude de vetor de erros

Sua tarefa

Os recentes desenvolvimentos em padrões celulares e não celulares mostram uma clara tendência do aumento da largura de banda do sinal e das ordens de modulação. Isso afeta diretamente os requisitos de desempenho da magnitude do vetor de erro para os dispositivos em teste e para o equipamento que o realiza. Por exemplo, a versão mais recente do padrão IEEE 802.11be dobrou a largura de banda máxima de 160 MHz para 320 MHz e conta com ordens de modulação de até 4096QAM. Consequentemente, esse padrão define o limite da magnitude do vetor de erro ao usar uma modulação de 4096QAM para -38 dB, o que é bem mais rigoroso do que os limites dos padrões de Wi-Fi® anteriores. Como esse limite se aplica ao nível do sistema, os requisitos de magnitude do vetor de erro ao nível do componente devem ser ainda mais rigorosos para garantir que a magnitude geral ao nível do sistema esteja em conformidade com o padrão. Portanto, os fabricantes de amplificadores e chips Wi-Fi® esperam que os analisadores de sinal e espectro tenham uma magnitude do vetor de erro residual entre -53 dB e -55 dB para garantir que tenham uma margem suficiente para uma caracterização confiável dos componentes.

Os requisitos de desempenho da magnitude do vetor de erro também estão se tornando mais rigorosos nos cenários de testes 5G over-the-air, em que os níveis de sinal são geralmente muito baixos devido à elevada perda de caminho em espaço livre. O desempenho da magnitude do vetor de erro do analisador de sinal e espectro deve ser bom o suficiente para lidar com esses níveis de sinal.

Esses requisitos representam um verdadeiro desafio, mesmo para instrumentos de última geração com um desempenho de radiofrequência excepcional, como o analisador de sinal e espectro R&S®FSW. A demanda por aprimoramentos para melhorar o desempenho da magnitude do vetor de erro está aumentando consideravelmente.

A solução da Rohde & Schwarz

Ao considerar um dispositivo em teste (DUT) com um sinal de referência (s_ref) na entrada, o sinal medido (s_meas) no R&S®FSW contém contribuições de ruído do caminho do sinal até a entrada do instrumento (contribuições externas) e ruído inerente a ele.

Esse ruído do receptor de banda larga é um dos principais contribuintes para a magnitude do vetor de erro residual dos analisadores de sinal e espectro e aumenta quanto maior seja a largura de banda. Para remover esse ruído, o R&S®FSW pode ser equipado com a opção de cancelamento de ruído I/Q do R&S®FSW-K575. Essa opção de software corrige o sinal de tal forma que ele contenha apenas contribuições de ruído externo (aquelas que não são causadas pelo instrumento), ou seja:

Com a opção de cancelamento de ruído I/Q do R&S®FSW-K575, será feito o seguinte:

• Primeiro, ele executa uma única captura smeas. Conforme mostrado na Fig. 1, isso inclui todas as contribuições de ruído, quer dizer:

• No caso de um sinal repetitivo, é possível demonstrar facilmente que a média do sinal medido em várias capturas pode remover o ruído total quase completamente, ou seja, considerando uma situação ideal (onde o_avgé o sinal após o cálculo da média):

• As equações acima mostram que o ruído total (n_total) pode ser derivado das medições disponíveis:

• A potência total de ruído (N_total) pode ser facilmente calculado a partir do ntotal. Além disso, a potência de ruído do receptor (N_RX) pode ser medido em relação a uma entrada terminada do R&S®FSW. Essa medição é realizada internamente sem a necessidade de alterar as configurações de medição.
• Já que o N_totale o N^_RXagora são conhecidos, a relação entre o ruído externo e a potência total do ruído pode ser determinada:

• Com base nisso, o ruído externo (n_external) é:

• O sinal corrigido pode agora ser derivado:

Impacto nos resultados da medição

Ao remover o ruído de banda larga inerente ao instrumento, a opção de cancelamento de ruído I/Q do R&S®FSW-K575 pode reduzir significativamente a magnitude do vetor de erro residual do R&S®FSW, especialmente para níveis de potência de entrada baixos em que essa magnitude é dominada principalmente pelo ruído de banda larga. A Fig. 3 mostra um exemplo da melhoria da magnitude do vetor de erro residual do R&S®FSW para um sinal de padrão IEEE 802.11be de 320 MHz de largura a 6,905 GHz.

Na abordagem descrita acima, o R&S®FSW-K575 aplica o cancelamento de ruído aos dados brutos de I/Q e pode fornecer o sinal corrigido a diversos softwares de análise. Portanto, ele pode melhorar não apenas a magnitude do vetor de erro, mas todas as medições compatíveis com esses programas.

Resumo

A opção de cancelamento de ruído I/Q do R&S®FSW-K575 ajuda o R&S®FSW a cumprir melhor os mais rigorosos requisitos de desempenho da magnitude de vetor do erro com uma simples atualização de software em vez de alterações no hardware do instrumento. Graças à sua natureza genérica, essa opção pode ser usada em outros programas de medição e melhora todas as medições compatíveis.