ВЧ- и СВЧ-испытания

Сложности современной интеграции ВЧ-компонентов

Современная интеграция высокочастотные технологии создает существенные трудности для разработчиков, которые сталкиваются с необходимостью встраивания различных беспроводных технологий (Wi-Fi, Bluetooth, сверхширокополосная связь, NFC и пр.) во всё более компактные устройства. Высокий уровень интеграции создает очень плотную среду, в которой целостность сигналов, сосуществование и нормативно-правовое соответствие становятся критически важными задачами. Для их решения требуется глубокое эмпирическое понимание того, как ВЧ-системы работают в реальных сценариях. В таком контексте ВЧ- и СВЧ-испытания превращаются из простой проверки качества в базовую техническую дисциплину, которая предоставляет все необходимые эмпирические данные для заполнения пробела между моделью и готовым к выходу на рынок продуктом.

Благодаря тщательному определению характеристик и валидации ВЧ-испытания дают разработчикам следующие возможности:

• Валидация прототипов путем проверки ключевых показателей эффективности, таких как мощность передачи, модуль вектора ошибок и чувствительность приемника.
• Комплексная отладка путем систематического выявления и устранения таких проблем, как ухудшение качества сигналов, функциональная несовместимость между различными беспроводными технологиями и электромагнитные помехи (ЭМП).
• Оптимизация конструкции путем точной настройки параметров системы в целях достижения идеального баланса между рабочими характеристиками, энергопотреблением и терморегулированием.

Значимость ВЧ-испытаний в ходе проектирования

ВЧ-испытания — это больше, чем итоговая проверка качества. Это критически важная процедура, необходимая для того, чтобы гарантировать надлежащую работу разрабатываемых вами устройств и их соответствие действующим предписаниям.

Валидация базовых рабочих характеристик

Несмотря на успешное моделирование без обнаружения каких-либо изъянов, созданная модель устройства не способна охватить полный спектр реальных условий. В фактической среде эксплуатации имеются такие бесчисленные переменные, как технологические допуски, неожиданные паразитные помехи плат или непредсказуемые характеристики антенн, и все эти переменные могут оказывать влияние на работу устройства. В рамках ВЧ-испытаний проводится валидация реальных рабочих характеристик устройства путем измерения ключевых показателей эффективности, которые определяют целостность сигналов и общую функциональность. Данная процедура включает в себя анализ мощности передачи для обеспечения достаточного диапазона, чувствительности приемника для обнаружения слабых сигналов и точности модуляции (модуль вектора ошибок) для обеспечения целостности передаваемых данных. Валидация рабочих характеристик выходит далеко за рамки простого упражнения «пройдено/не пройдено». Здесь речь идет о подтверждении прочности и надежности вашего устройства при его эксплуатации в реальных условиях.

Снижение финансовых рисков и сокращение затрат

Непрерывные ВЧ-испытания на ранней стадии помогают напрямую предотвращать затраты. Путем выявления таких проблем, как недостаточная целостность сигналов, рассогласование антенн или ошибки сосуществования, разработчики уже на этапе создания прототипа могут сводить к минимуму необходимость в дорогостоящих доработках позднее на этапе проектирования. Такой активный подход помогает предотвращать высокозатратное повторное изготовление плат и препятствовать существенным задержкам в реализации проекта, что в конечном итоге положительно сказывается на вашем бюджете и защищает вашу репутацию от возможных проблем, возникающих в ходе эксплуатации устройства.

Ключевые параметры ВЧ-испытаний

Успешное проектирование ВЧ-устройств опирается не только на теорию, но и на точные повторяемые измерения. Эти измерения формируют ДНК вашего устройства, т. к. они демонстрируют его главные рабочие характеристики. Rohde & Schwarz предлагает средства для измерения следующих фундаментальных параметров, с помощью которых вы сможете проверять свои инженерные решения и гарантировать достижение поставленных при проектировании целей:

• Коэффициенты рассеяния:
  коэффициенты рассеяния как основополагающие наборы данных определяют характеристики ВЧ- и СВЧ-компонентов, описывая распространение сигналов во многопортовой схеме. Они обеспечивают подробный обзор рабочих характеристик устройства, включая характеристики отражения и передачи, и поэтому незаменимы для исследования взаимодействия компонентов внутри системы.
• Точность мощности и частоты:
  точность выходной мощности и частоты являются базовыми и вместе с тем важнейшими атрибутами сигналов в беспроводной системе. Точность мощности подтверждает, что фактическая выходная мощность передатчика или усилителя соответствует заданному значению мощности, что необходимо для соблюдения установленных нормативами предельных значений и обеспечения надежной связи. Точность частоты определяет, насколько рабочая частота устройства близка к заданной частоте. Любые неточности могут привести к выходу сигнала из назначенного канала или полосы, что в свою очередь ведет к помехам и существенным потерям целостности сигнала. Другими словами, частота определяет канал или полосу, а мощность обуславливает уровень сигнала.
• Линейность:
  линейность описывает, насколько точно ВЧ-система воспроизводит свой входной сигнал на выходе. Например, усилитель должен поддерживать постоянный коэффициент усиления на всех уровнях входной мощности без внесения нежелательных искажений. Линейное устройство обеспечивает постоянный коэффициент усиления в своем рабочем диапазоне, поэтому выходная мощность всегда пропорциональна входной мощности.
• Коэффициент шума:
  коэффициент шума измеряет количество шума, которое определенный компонент (например, усилитель) вносит в сигнал. Этот коэффициент отображает снижение отношения сигнал/шум при прохождении сигнала через устройство. Данный параметр имеет критически важное значение, т. к. он оказывает непосредственное влияние на чувствительность и динамический диапазон системы, снижая ее способности к обнаружению слабых сигналов.
• Модуль вектора ошибок:
  модуль вектора ошибок являются подробным показателем для анализа точности цифровой модуляции, который широко применяется в системах беспроводной связи. Модуль вектора ошибок количественно определяет отклонение фактического сигнала от идеального сигнала путем прямого измерения качества модуляции и общей целостности сигнала.
• Потребляемая мощность:
  потребляемая мощность определяет, какое питание постоянного тока требуется ВЧ-системе для выполнения конкретной задачи или работы в конкретной конфигурации. Например, это энергопотребление ВЧ-усилителя при его работе с заданными значениями частоты и коэффициента усиления. Данный показатель важен при использовании на уровне системы, поскольку он оказывает влияние на время работы батареи и определяет необходимость в теплоотводе. Он часто служит главным определяющим фактором при выборе различных моделей ВЧ-усилителей.

Специальные методы ВЧ-испытаний в Rohde & Schwarz

Несмотря на универсальность ключевых параметров ВЧ-систем, для их эффективного применения требуются специальные методики, подбираемые в соответствии с конкретными задачами. От определения характеристик одиночного транзистора на пластине до испытаний готовых устройств — на каждом этапе жизненного цикла продукта необходимы индивидуальные подходы и решения.

Профессиональные решения Rohde & Schwarz помогают вам выполнять следующие критически важные испытательные задачи, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной работе: