Messen mit nur einer HF-Verbindung

Ihre Anforderung

Zur Charakterisierung von HF-Komponenten sind in der Regel die Bestimmung der Modulationsgenauigkeit sowie Anpassungs- oder vollständige S-Parameter-Messungen notwendig. Die Modulationsgenauigkeit ist ein Maß für die Übertragungsperformance eines Geräts in Bezug auf bestimmte Parameter wie Fehlervektorbetrag (EVM) oder Bitfehlerrate (BER). Die Charakterisierung dient auch dem Nachweis, dass eine HF-Komponente gesetzliche Anforderungen z. B. an die Außerband-Aussendungen und das Nachbarkanalleistungsverhältnis (ACLR) erfüllt. Mit Anpassungsmessungen lässt sich prüfen, ob die Komponente in ihrem System erwartungsgemäß funktioniert und beispielsweise bei einer jeweiligen Antennenimpedanz die volle Nennleistung überträgt. Außerdem spielt die Testzeit immer eine wichtige Rolle – denn kürzere Prüfzyklen bedeuten geringere Kosten.

Lösung von Rohde & Schwarz

Für die Messung der Modulationsgenauigkeit werden vollständig modulierte Signale benötigt, mit denen der Prüfling so angeregt wird, dass er wie im realen Einsatz arbeitet. Ein Breitband-Vektorsignalgenerator (VSG) im Testaufbau liefert das Eingangssignal für den Prüfling.

Für realistische Leistungskennzahlen wie EVM oder BER werden Breitband-Vektorsignalanalysatoren (VSA) mit einer für die Anwendung bzw. den Anwendungssatz des Prüflings geeigneten Messapplikation benötigt (standardkonform oder kundenspezifisch). Auch wenn sich der EVM anhand von Schmalbandmessungen abschätzen lässt, erfordert eine standardkonforme EVM- oder BER-Messung – ebenso wie eine realistische Bewertung der digitalen Vorverzerrung (DPD) – in der Regel einen Breitband-VSA mit passender Messapplikation.

Für regulatorische Messungen, z. B. des ACLR, werden oft nur Schmalband-Spektrumanalysatoren benötigt, die einen höheren Dynamikbereich bieten. Für bestimmte Testszenarien sind schnelle Messungen aber wichtiger als ein maximaler Dynamikbereich. Kombinierte Signal- und Spektrumanalysatoren können je nach den Anforderungen des Testszenarios den Schwerpunkt auf Geschwindigkeit oder Messdynamik legen. Wie bei regulatorischen Messungen müssen auch bei Anpassungs- und S-Parameter-Messungen meist Dynamikbereich und Geschwindigkeit gegeneinander abgewogen werden. Vektornetzwerkanalysatoren (VNA) bieten hierfür die erforderliche Flexibilität.

Anwendung

Wie oben erwähnt, werden für Tests von HF-Komponenten mindestens drei verschiedene Messfunktionen (EVM, ACLR und S-Parameter) benötigt, die oft unterschiedliche Performance-Anforderungen stellen. Außerdem spielt die Testzeit eine wichtige Rolle. Das Umstecken von HF-Kabeln läuft in die Zeit, erfordert häufig manuelle Eingriffe und kann leicht zu Messfehlern führen.

Durch weniger HF-Verbindungen lassen sich die Testkosten daher deutlich senken. Das Bild unten zeigt einen Testaufbau, der alle diese Anforderungen erfüllt:

• Nur eine HF-Verbindung
• VNA für hochflexible Anpassungsmessungen
• VSG/VSA-Kombination für realitätsnahe Messungen, einschließlich EVM, DPD und BER

Zwei handelsübliche Koppler vervollständigen den Aufbau. Die Koppler können nach Dynamikbereich und Frequenzbereich ausgewählt werden.

Koppler 1 verbindet den VSG und ein VNA-Tor mit dem Eingang des Prüflings, und Koppler 2 verbindet den VSA und ein weiteres VNA-Tor mit dem Ausgang des Prüflings. Die Durchverbindungen der Koppler werden für die modulierten Breitbandmessungen verwendet, da sie am empfindlichsten auf das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) reagieren. Mit ihrem CW-Erregersignal (Continuous Wave) können VNA ein niedrigeres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) beispielsweise durch Verringerung der Filterbandbreite kompensieren.

VNA-Messungen und -Kalibrierungen beziehen sich auf Ebene 3/4 an der Eingangsseite und Ebene 5/6 an der Ausgangsseite. Deembedding (z. B. für die externen Koppler) ist sowohl mit dem VSG als auch dem VSA verfügbar.

Zusätzliche Flexibilität entsteht, wenn drei unabhängige Geräte eingesetzt werden: Der VSG und der VSA können als High-End-Gerät mit maximaler Bandbreite und Performance ausgelegt sein, während für die VNA-Messungen möglicherweise ein Gerät der Mittelklasse ausreicht – oder umgekehrt.

Fazit

Zusammengefasst bietet dieser Aufbau eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Testanforderungen und hat zudem den Vorteil, dass nur eine einzige HF-Schnittstelle zum Prüfling erforderlich ist.