Wideband 전력 증폭기 검증

목표

Wideband 전력 증폭기를 개발하는 일은 다차원적인 작업입니다. 정해진 주파수 대역에서의 선형성과 지정된 파워 레벨에서의 최적화된 효율성 등이 전력 증폭기 개발의 일반적인 성능 기준입니다.EVM, AM/AM 및 AM/PM 왜곡은 Wideband 신호의 중요한 파라미터입니다. 내부 또는 외부 고객이 설명 없이 테스트 신호를 제공할 경우에는 복조가 어려울 수 있습니다. 최고의 효율성을 얻기 위해 증폭기의 Operating point는 Compression Point와 가까워야 합니다.
다만, 그 성능은 매우 비선형적이 됩니다. DPD(Digital Predistortion)는 시스템 수준에서 성능을 선형화해줍니다. 증폭기 검증 중에는 사용하기 쉬운 DPD 툴이 필요합니다.

로데슈바르즈 솔루션

로데슈바르즈는 R&S®SMW200A Vector Signal Generator와 R&S®FSW Spectrum and Signal Analyzer를 이용한 Wideband 증폭기 테스트용 폐쇄 루프 솔루션을 개발했습니다. 이 구성으로 최대 2 GHz의 RF 대역폭과 최대 44 GHz의 RF 주파수를 지원합니다.

R&S®FSW-K18 Amplifier Measurement 옵션은 전용 테스트 어플리케이션으로서 신호 발생기를 제어하고 테스트 셋업의 자동 동기 및 손쉬운 운용을 제공합니다.
R&S®FSW-K18 옵션은 증폭기 특성 분석에 필요한 모든 핵심 기능을 제공합니다. 비선형성, 주파수 응답, 신호대잡음비로 인한 신호 열화의 원인을 파악할 수 있습니다. EVM, ACLR, AM/AM, AM/PM, Gain 및 Gain Compression 등 많은 특성이 한 가지 RF 측정에서 도출됩니다.

R&S®FSW-K18 옵션의 고유한 방식으로 표준과 상관없이(예를 들어, 증폭기 생산 업체가 최종 사용자가 사용할 파형, 신호 유형 또는 구조를 모르는 경우에도), 모든 테스트 파형을 사용하여 EVM을 도출할 수 있습니다. 여기에 비밀이 있습니다: R&S®FSW-K18은 수신된 신호를 벡터 신호 발생기가 전송한 레퍼런스 신호와 비교합니다.

일반적으로, 대부분의 증폭기는 효율성 개선을 위해 Compression Point와 가깝게, 즉 매우 비선형적인 방식으로 작동합니다. 고유한 R&S®FSW-K18 EVM 방식은 표준 복조 기법보다 더욱 정확한 EVM 결과를 제공합니다.

5G 신호는 구조적으로 peak-to-average 비율이 매우 높게 나타납니다. 파고율(Crest Factor) 감소는 일반적으로 시스템의 증폭기 효율성을 높이는 데 사용됩니다. 벡터 신호 발생기의 R&S®SMW-K548 옵션은 신호를 조작해 원하는 파고율을 표시하고 추가적 신호 필터링을 적용합니다.

R&S®FSW-K18 옵션과 R&S®FSW-K18D Direct DPD Measurement 옵션을 함께 사용하면 두 개의 디지털 Predistortion을 제공합니다.

• R&S®FSW-K18에는 증폭기의 AM/AM 및 AM/PM 동작을 최적화하는 Polynomial based model이 탑재되어 있습니다. 이 신호 발생기는 테스트 루틴 속도를 높이기 위해, 파형을 재계산하지 않고 DPD 모델을 신호에 실시간으로 직접 적용합니다. 이러한 방식은 이동식 증폭기 또는 프론트엔드 모듈에 적합합니다.
• 애드온 방식의 R&S®FSW-K18D 옵션은 다이렉트 DPD를 수행해 기기의 선형화 가능성을 평가합니다. 평가 항목에는 기타 비선형성과 메모리 효과도 포함됩니다. 이러한 평가 항목은 특히 최신 GaN 기술을 사용하는 인프라 및 위성 애플리케이션에 매우 중요합니다. 다이렉트 DPD는 다항식을 기반으로 하지 않습니다. 다이렉트 디지털 Predistortion을 수행하며, 주파수 응답과 스펙트럼 성능을 반복적으로 보상합니다. R&S®FSW-K18D 결과에서 모델을 도출하는 MATLAB® 툴킷은 무료 애플리케이션 노트에서 이용할 수 있습니다.

R&S®FSW-K18F 옵션은 메모리 효과의 자세한 내용을 검사하고 기기의 주파수 응답과 그룹 딜레이에 대한 정보를 제공합니다. 주파수 응답은 채널 응답의 크기와 위상 대비 레퍼런스 신호를 보여줍니다. 그룹 딜레이는 사용한 대역폭에서 시간 딜레이에 대한 정보를 제공합니다.

R&S®FSW-K18은 주파수와 전력 범위에 대한 특성 분석을 간소화하기 위해 자동화된 파라미터 스윕을 제공합니다. 사용자가 정의한 스윕 범위에서 신호 발생기 스윕을 컨트롤하며 각 스윕 포인트에서 원하는 측정을 수행합니다. 결과는 3D 그래픽으로 표시되며, 획득 데이터를 간략하고 빠르게 볼 수 있습니다. 모든 결과는 물론 자세히 조사할 수 있으며 원격 추출이 가능합니다.

요약

로데슈바르즈의 증폭기 측정 애플리케이션은 쉽게 사용할 수 있으며, Wideband 증폭기의 특성을 분석하는 데 중요한 측정을 모두 지원하는 툴셋을 제공합니다. 또한 비선형성에 대한 정보를 제공하며 통합 DPD 솔루션을 이용한 개선이 가능하고, 모든 테스트 신호에 사용해 EVM 성능 결과를 제공합니다.