Misure rapide e accurate dell'intermodulazione passiva (PIM)

La configurazione unica di test basata sul controllo automatico del livello (ALC) tramite l'analizzatore di rete vettoriale R&S®ZVA e gli amplificatori a banda larga R&S®BBA150 fornisce risultati estremamente accurati e riproducibili nel tempo minimo di test.

Fast and accurate passive intermodulation (PIM) measurements

Attività da eseguire

A livelli di potenza molto elevati, in dispositivi quali cavi, connettori e filtri (duplex) può verificarsi l'intermodulazione passiva (PIM). Ad esempio, nei sistemi per comunicazioni wireless moderni, la PIM è una grande preoccupazione nelle ricetrasmittenti delle stazioni di base, in cui la frequenza dei segnali PIM può coincidere con la frequenza del percorso del ricevitore del filtro duplex, degradando la sensibilità del ricevitore. Il test PIM di filtri duplex durante la produzione è quindi essenziale. Le misure PIM richiedono l'applicazione di due toni al dispositivo sotto test (DUT), idealmente con sweep di frequenza e potenza. Le configurazioni convenzionali di test multi-strumento, basate su generatori di segnale e analizzatori di spettro, forniscono funzionalità limitate e richiedono sforzi di programmazione per il controllo e l'allineamento degli strumenti. Le soluzioni basate su un analizzatore di rete a sorgente singola richiedono inoltre un generatore di segnale esterno e offrono configurazioni di misura molto limitate.

Un'altra difficoltà consiste nella necessità di fornire segnali stabili a livelli di potenza elevati. Gli effetti di assestamento termici degli amplificatori di potenza provocano variazioni della potenza in uscita, che devono essere superati per assicurare l'applicazione di potenza calibrata e stabile al DUT. Per evitare danni alle apparecchiature di test e al DUT, gli amplificatori devono essere spenti e riaccesi quando si (s)collega il DUT. Tuttavia, dopo l'accensione degli amplificatori, deve trascorrere un certo tempo per riguadagnare uno stato di funzionamento assestato. Sapendo che è difficile prevedere quanto tempo è necessario per ottenere un funzionamento stabile e tenendo presente che la velocità è fondamentale in un ambiente di produzione, non è auspicabile attendere che gli amplificatori di potenza abbiano raggiunto la condizione dello stato stazionario.

ZVA intermodulation measurement configuration menu
R&S®ZVA intermodulation measurement configuration menu
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Soluzione test e misure

Utilizzando l'analizzatore di rete vettoriale R&S®ZVA a quattro porte con le sue due sorgenti interne è possibile generare due toni sfalsati in frequenza su cui è possibile eseguire lo sweep rapidamente con un singolo strumento. L'opzione software di conversione in frequenza R&S®ZVA-K4 è dotata di un menu di misura dell'intermodulazione per impostare, in maniera efficiente, la configurazione di test per misure con sweep in frequenza e in potenza.

I due toni sono applicati agli amplificatori a banda larga R&S®BBA150 per generare gli elevati livelli di potenza richiesta. Con frequenze che raggiungono 6 GHz e potenza in uscita da 15 W a 200 W, tali amplificatori sono l'ideale per eseguire misure PIM.

ZVA automatic level control (ALC) configuration menu
R&S®ZVA automatic level control (ALC) configuration menu
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La base per fornire segnali di test stabili e precisi al DUT è la funzione di controllo automatico del livello (ALC) dell'R&S®ZVA. La funzione ALC controlla in maniera precisa e indipendente le potenze in uscita della sorgente dei due toni alle porte 1 e 3, tramite i livelli di potenza misurati ai ricevitori di riferimento delle porte associate. Ciò comporta una regolazione estremamente rapida della potenza in uscita in corrispondenza del piano di riferimento (DUT) nel breve tempo di assestamento ALC. L'ALC permette di superare i problemi dei tempi di assestamento della potenza e termici e la variazione della potenza in uscita dell'amplificatore. È possibile avviare le misure direttamente dopo il collegamento del DUT e il tempo di test è ridotto dall'ordine dei minuti in genere a meno di un secondo per ciascuno sweep. Il throughput di produzione può essere significativamente aumentato. Nella maggior parte dei casi, i valori predefiniti della funzione ALC sono sufficienti, fornendo una gamma minima di 0,1 dB per la tolleranza di assestamento. Se necessario, è possibile impostare singolarmente i parametri ALC per supportare i requisiti di test specifici.

Durante la calibrazione iniziale della potenza, le potenze generate dalle sorgenti interne sono correlate ai livelli di potenza misurati ai ricevitori di riferimento associati e la potenza desiderata erogata in corrispondenza del piano di riferimento. Per le misure PIM su filtri duplex per ricetrasmettitori della stazione di base, ad esempio, è possibile configurare questa soluzione unica per fornire il livello di potenza richiesto fino a +47 dBm al DUT. Utilizzando i parametri di test e i componenti descritti in questa scheda di applicazione, è disponibile un'ineguagliata gamma dinamica ampia fino a –168 dBc a 43,5 dBm (1 Hz IF) a circa 2 GHz. È possibile un miglioramento di ulteriori 10 dB sfruttando l'accesso del ricevitore diretto.

Test setup with the ZVA and two BBA150 amplifiers for reduced test time and enhanced accuracy
Test setup with the R&S®ZVA and two R&S®BBA150 amplifiers for reduced test time and enhanced accuracy
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Riassunto

L'andamento del test PIM dipende essenzialmente dal tempo di assestamento (termico) degli amplificatori di potenza, che a sua volta incide su livello di precisione, stabilità e tempo di test. L'R&S®ZVA a quattro porte con le sue due sorgenti interne e il controllo automatico del livello (ALC), insieme agli amplificatori a banda larga R&S®BBA150, offre una soluzione unica per misure PIM estremamente veloci, altamente accurate e riproducibili.