Оптимизируйте ваш анализатор сигналов и спектра в соответствии с самыми строгими требованиями к модулю вектора ошибок

Измерительная задача

Недавние изменения в стандартах сотовой и несотовой связи показывают четкую тенденцию в сторону увеличения полос частот сигналов и порядков модуляции. Это оказывает непосредственное влияние на требования к модулю вектора ошибок как для испытуемых устройств, так и для испытательного оборудования. Например, в актуальной версии стандарта IEEE 802.11be максимальная полоса пропускания удваивается с 160 МГц до 320 МГц и используется модуляция 4096QAM. Соответственно, данный стандарт устанавливает предел модуля вектора ошибок при использовании модуляции 4096QAM на уровне –38 дБ, что значительно строже, чем пределы в предыдущих стандартах на Wi-Fi®. Данный предел применяется на уровне системы, поэтому требования к модулю вектора ошибок на уровне компонентов должны быть еще более строгими, чтобы гарантировать соответствие модуля вектора ошибок на уровне системы требованиям стандарта. В связи с этим производители усилителей и чипов Wi-Fi® нуждаются в анализаторах сигналов и спектра с остаточным модулем вектора ошибок от –53 дБ до –55 дБ, чтобы гарантировать достаточный запас для надежного определения характеристик компонентов.

Требования к модулю вектора ошибок также ужесточаются в сценариях эфирных испытаний 5G, где, как правило, наблюдаются очень низкие уровни сигналов по причине потерь в тракте передачи в свободном пространстве. Анализатор сигналов и спектра должен иметь достаточный модуль вектора ошибок для работы с такими уровнями сигналов.

Эти требования становятся непростой задачей даже для высокотехнологичных приборов с превосходными ВЧ-характеристиками, каким является анализатор сигналов и спектра R&S®FSW. Спрос на усовершенствование конструкции в целях улучшения модуля вектора ошибок непрерывно растет.

Решение компании Rohde & Schwarz

Если рассматривать испытуемое устройство с опорным сигналом (s_ref) на входе, измеренный сигнал (s_meas) на R&S®FSW содержит вносимый шум от сигнального тракта вплоть до входа R&S®FSW (внешний вносимый шум) и собственный шум прибора.

Этот широкополосный шум приемника является одной из ключевых составляющих остаточного модуля вектора ошибок в анализаторах сигналов и спектра. Он увеличивается по мере роста полосы пропускания. Для устранения этого шума прибор R&S®FSW можно оборудовать опцией I/Q-шумоподавления R&S®FSW-K575. Эта программная опция корректирует сигнал таким образом, чтобы он содержал только внешний вносимый шум (не вызываемый прибором шум), т. е.:

С опцией I/Q-шумоподавления R&S®FSW-K575 I/Q выполняется следующее:

• Сначала производится одиночный захват сигнала smeas. Как показано на рис. 1, этот сигнал содержит все составляющие шума, т. е.:

• В случае повторяющегося сигнала можно легко показать, что усреднение измеренного сигнала по нескольким захватам позволяет почти полностью устранить общий шум, т. е. идеально (где s_avg= сигнал после усреднения):

• Согласно приведенным выше формулам можно вычислить общий шум (n_total)на основе проведенных измерений:

• Общую мощность шума (N_total) можно легко рассчитать по ntotal. Более того, мощность шума приемника (N_RX) можно измерить относительно входа R&S®FSW с оконечной нагрузкой. Данное измерение выполняется внутри прибора без необходимости внесения изменений в измерительную установку.
• Теперь известны значения N_totalи N^_RX, поэтому можно рассчитать соотношение мощности внешнего шума и общей мощности шума:

• Таким образом, внешний шум (n_external) равен:

• Теперь можно рассчитать скорректированный сигнал:

Влияние на результаты измерений

Путем удаления широкополосного собственного шума прибора опция I/Q-шумоподавления R&S®FSW-K575 I/Q помогает существенно уменьшить остаточный модуль вектора ошибок анализатора R&S®FSW, что особенно выгодно при низких уровнях входной мощности, где модуль вектора ошибок в значительной степени определяется широкополосным шумом. На рис. 3 представлен пример улучшения остаточного модуля вектора ошибок в R&S®FSW для сигнала IEEE 802.11be с полосой пропускания 320 МГц на частоте 6905 ГГц.

В описываемой выше процедуре опция R&S®FSW-K575 применяет шумоподавление к необработанным I/Q-данным и позволяет корректировать сигнал в различных программных приложениях анализатора. Таким образом она улучшает не только модуль вектора ошибок, но и все измерения, поддерживаемые этими приложениями.

Заключение

Опция I/Q-шумоподавления R&S®FSW-K575 I/Q в анализаторе R&S®FSW помогает адаптировать прибор к более строгим требованиям к модулю вектора ошибок. При этом вместо изменения аппаратного обеспечения прибора достаточно просто обновить программное обеспечение. Эта общая опция также может применяться в прочих измерительных приложениях в целях улучшения всех поддерживаемых измерений.