Signalerzeugung mit mehreren phasenkohärenten Kanälen

Ihre Anforderung

Das Testen von Mehrantennensystemen wie Phased Array- oder Beamforming-Antennen erfordert ein Testsystem, das mehrere Signale mit konstanter Phasenbeziehung erzeugen kann. Die kohärenten Testsignale müssen einen bestimmten oder definierbaren Phasenabstand („delta phase“ im Diagramm) und eine definierbare Amplitude aufweisen. Zu den Anforderungen an ein solches Testsystem gehören Kompaktheit, Phasenregelungsmöglichkeiten und einfache Bedienung. Insbesondere ist die Stabilität der Phase zwischen den Kanälen von Bedeutung.

Viele Anwendungen in den Bereichen Peilung in Luftfahrt und Verteidigung und Beamforming im Mobilfunk setzen voraus, dass die Phasenbeziehungen zwischen den Kanälen über die Zeit bei minimalen Abweichungen konstant sind, beispielsweise < 1° Phasendrift. Eine derart hohe Phasenstabilität kann nur dadurch erreicht werden, dass ein gemeinsames Synthesizer-Signal (lokaler Oszillator, LO) für alle Signalgeneratoren eines Testsystems verwendet wird.

Messtechnische Lösung

Rohde & Schwarz-Signalgeneratoren stellen eine kompakte, leicht bedienbare Lösung für die Erzeugung phasenkohärenter Signale dar. Die Option R&S^®Sxx-B90 Phasenkohärenz der Generatoren ermöglicht die LO-Kopplung mehrerer Instrumente durch Weiterleitung des Synthesizer-Signals eines Instruments an die anderen. Es können verschiedene Generatormodelle gekoppelt werden, um den Benutzeranforderungen an die Anzahl der phasenkohärenten Kanäle und den HF-Frequenzbereich optimal gerecht zu werden.

Zur Erzeugung von vier phasenkohärenten HF-Signalen bis zu 20 GHz sind beispielsweise ein R&S^®SMW200A Zweikanal-Vektorsignalgenerator und zwei Sätze aus R&S^®SGS100A HF-Quelle und R&S^®SGU100A Aufwärtsumsetzer erforderlich. Der gesamte Aufbau verhält sich wie eine einzige Einheit und lässt sich komfortabel über den intuitiven Touchscreen des R&S^®SMW200A steuern. Der Vektorsignalgenerator erzeugt zwei phasenkohärente 20-GHz-Kanäle und stellt außerdem die I/Q-Basisbandsignale und das LO-Signal für die beiden externen HF-Ausgänge (Kombination aus R&S^®SGS100A/R&S^®SGU100A) bereit. Die relativen Phasen zwischen allen vier HF-Kanälen werden digital im Basisband mit dem R&S^®SMW200A eingestellt. Das 4-Kanal-System ist daher einfach in der Handhabung und erlaubt eine unkomplizierte Regelung der Phasenbeziehungen.

Eine hohe Phasenstabilität zwischen allen HF-Signalen setzt ein gemeinsames LO-Signal voraus. Die einfachste Methode zur Übermittlung des LO-Signals ist Daisy-Chaining. In jedem der kaskadierten Instrumente wird das LO-Signal verstärkt, um einen geeigneten LO-Signalpegel aufrechtzuerhalten. Um die Anfälligkeit gegenüber Temperaturschwankungen zu reduzieren, ist die Frequenz des LO-Signals um den Faktor vier geringer als die gewünschte HF-Frequenz, was zu einer besseren Phasenstabilität beiträgt. Die LO-Frequenz wird automatisch von den externen HF-Ausgängen multipliziert.

Aufgrund des gemeinsamen LO-Signals ist die Phasenstabilität ausgezeichnet. Bei konstanter Umgebungstemperatur liegt die gemessene Phasendrift zwischen den Kanälen beispielsweise bei < 1° über mindestens 90 min bei einer HF-Frequenz von 20 GHz (siehe Diagramm).

Die Rohde & Schwarz-Testlösung ist skalierbar, um den Kundenanforderungen optimal gerecht zu werden. Anzahl und Typ der erforderlichen Generatoren hängen von der benötigten Anzahl der Kanäle und der HF-Frequenz ab.

Die kompakte Bauweise und einfache Handhabung dieser Testlösung sind auf dem Markt einzigartig. Die Generatoren werden komfortabel über eine Benutzerschnittstelle gesteuert, die auch die Anpassung der HF-Signalcharakteristik einschließlich der Phasenbeziehungen ermöglicht. Die platzsparenden Abmessungen und ausgezeichnete Phasenstabilität machen diese Mehrkanallösung zur optimalen Wahl für die Generierung phasenkohärenter Signale.