De-embedding per misure a RF/microonde

Le sue eccellenti prestazioni in banda base in tempo reale, unite alla capacità di importare facilmente i parametri S di una rete di interconnessione attiva/passiva a due porte tramite file s2p, rendono il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A la soluzione ideale per effettuare test a radiofrequenza e microonde ad alta precisione che richiedono l'eliminazione sistematica degli effetti di cablaggi e accessori di misura (de-embedding) sul dispositivo sotto test (DUT).

Attività da eseguire

Come la maggior parte degli strumenti per misure RF, un generatore di segnali vettoriali (VSG, Vector Signal Generator) a RF/microonde viene calibrato alla sua interfaccia d'uscita coassiale RF/microonde, che è definita come piano di riferimento (RP, Reference Plane) nelle procedure di taratura. Ciò significa che tutti i parametri legati alle prestazioni dei generatori di segnali vettoriali (ad es. incertezza del livello, uniformità della risposta in frequenza, ecc.) sono specificati per questa interfaccia di uscita.

Tuttavia, il dispositivo sotto test (DUT) spesso non è connesso direttamente all'interfaccia di uscita del generatore, bensì attraverso una rete di interconnessione a due porte attiva/passiva comprendente cavi, attenuatori, amplificatori, switch, dispositivi di test o anche antenne.

Specialmente quando si lavora con segnali a microonde a banda larga, un degrado significativo dell'uniformità della risposta in frequenza (grandezza/fase) può essere osservato al piano del DUT (DP, DUT plane), ovvero nel punto in cui il dispositivo in prova è collegato alla rete di interconnessione verso lo strumento di misura.

Impatto della rete di interconnessione sulla risposta in frequenza.
Impatto della rete di interconnessione sulla risposta in frequenza.

Questo tipo di impatto non è nuovo, ma sta diventando sempre più importante a causa della maggiore larghezza di banda dei segnali modulatimod e della più alta frequenza delle portanti RF/microonde fRF supportata da molti prodotti e applicazioni wireless di ultima generazione.

Per caratterizzare accuratamente in dispositivo in prova, è perciò essenziale prendere in considerazione (rimuovere) gli effetti indesiderati delle interconnessioni dal segnale di test al piano del DUT. Questo processo, che sposta il piano di riferimento dalla porta di uscita del generatore di segnali vettoriali verso la porta di ingresso del dispositivo in prova, è chiamato de-embedding.

Degrado crescente della risposta in frequenza, f (fRF, BWmod).
Degrado crescente della risposta in frequenza, f (fRF, BWmod).

Soluzione di misura e collaudo

Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A offre un'eccellente uniformità della risposta in frequenza RF specificata (entro una larghezza di banda di modulazione fino a 2 GHz) <1 dB (mis. <0,4 dB) sul piano di riferimento.

Uniformità della risposta in frequenza del generatore R&S®SMW200A (mis.).
Uniformità della risposta in frequenza del generatore R&S®SMW200A (mis.).
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Queste elevatissima uniformità delle risposta in frequenza rende il generatore R&S®SMW la sorgente preferita di segnale per tutti i tipi di applicazioni di test a banda larga a RF/microonde, ad es. aggregazione di portanti LTE, Wi-Fi/WLAN, pre-5G, 5G, segnali radar e molti altri. La funzione di correzione della risposta in frequenza definita dall'utente (UDFRC) disponibile con l'opzione R&S®SMW-K544 trasferisce questa uniformità intrinseca della risposta in frequenza del generatore R&S®SMW verso il piano del DUT spostando il piano di riferimento del segnale di test alla porta di ingresso del dispositivo in prova. Questo processo di de-embedding del DUT è eseguito direttamente sul generatore R&S®SMW in tempo reale importando i file s2p Touchstone® che descrivono le prestazioni di trasmissione e riflessione della rete di interconnessione a due porte tramite i suoi parametri Sxy.

La grande flessibilità della funzione UDFRC consente di importare fino a 10 file s2p simultanei che caratterizzano i diversi componenti (cavi, switch, attenuatori, amplificatori, antenne, ecc.) della rete di interconnessione utilizzata.

R&S®SMW-K544 – de-embedding del DUT.
R&S®SMW-K544 – de-embedding del DUT.
R&S®SMW-K544 – importazione di file s2p.
R&S®SMW-K544 – importazione di file s2p.
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Tutti i file s2p importati possono essere attivati/disattivati singolarmente in tempo reale dall'utente. Il generatore R&S®SMW concatena automaticamente tutte le matrici dei parametri S in caso di una rete di interconnessione in cascata (scenari con più file s2p). È essenziale sapere che la correzione di risposta in frequenza si applica a:

  • L'intera gamma di frequenza coperta dai file s2p importati e non solo una determinata frequenza RF dedicata
  • Qualsiasi segnale in banda base e non solo una forma d'onda dedicata.
    Questa elevata flessibilità semplifica considerevolmente il processo richiesto di de-embedding.

Oltre alla correzione della risposta in frequenza entro la larghezza di banda di modulazione, è disponibile una correzione di livello assoluto RF basata sui file s2p attivati.

R&S®SMW-K544 – correzione del livello RF assoluto.
R&S®SMW-K544 – correzione del livello RF assoluto.
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Passaggi di de-embedding previsto con R&S®SMW-K544:

  • Caratterizzare l'interconnessione utilizzando un
    • Analizzatore di reti vettoriale (VNA): fase/ampiezza
    • Sensore di potenza (ad es. serie R&S®NRP): l'ampiezza dipende dai requisiti dell'applicazione di test
  • Importare i parametri S risultantixy nel generatore R&S®SMW come file s2p
  • Attivare la funzione UDFRC.

Lo schema a blocchi seguente dà un'idea delle capacità della funzione UDFRC.

Funzionalità dell'opzione R&S®SMW-K544.
Funzionalità dell'opzione R&S®SMW-K544.
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La traccia blu (S) descrive l'eccezionale uniformità della risposta in frequenza entro la larghezza di banda di modulazione a 2 GHz al piano di riferimento (RP). La situazione all'uscita di interconnessione (ondulazione ≈ 1,5 dB, perdita di inserzione = 2,89 dB), al piano di riferimento del dispositivo in prova (DP), è evidenziata dalla traccia di colore blu scuro (S+I). Con questa risposta in frequenza mappata in un file s2p e attivata tramite la funzione UDFRC del generatore R&S®SMW (con correzione del livello assoluto applicata), otteniamo la risposta in frequenza verde (Val. S+I) all'ingresso del DUT.

Caratteristiche chiave

Il generatore di segnali vettoriali R&S®SMW200A dotato dell'opzione R&S®SMW-K544:

  • Segnali vettoriali modulati a RF e microonde (a banda larga) con eccellente uniformità della risposta in frequenza
  • Importazione di file s2p che caratterizzano una rete di interconnessione a due porte
  • De-embedding degli effetti delle interconnessioni sul DUT in tempo reale con correzione opzionale del livello RF assoluto

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