Mediciones rápidas y precisas de intermodulación pasiva (PIM)

Su tarea

A niveles de potencia muy elevados, puede producirse intermodulación pasiva (PIM) en dispositivos como cables, conectores y filtros (dúplex). Por ejemplo, en los modernos sistemas de comunicaciones inalámbricas, PIM es un problema grave en los transmisores-receptores de una estación base, donde la frecuencia de las señales PIM puede coincidir con la frecuencia del trayecto del receptor del filtro dúplex, y esto degrada la sensibilidad del receptor. Por este motivo son esenciales las mediciones de PIM en los filtros dúplex durante la producción. Las mediciones de PIM requieren la aplicación de dos tonos al dispositivo bajo prueba, idealmente en barrido de frecuencia y potencia. Las estructuras de medición convencionales con varios instrumentos y basadas en generadores de señales y analizadores de espectro ofrecen una funcionalidad limitada y requieren un esfuerzo de programación para controlar y alinear los instrumentos. Las soluciones basadas en un analizador de redes de una sola fuente también requieren un generador de señales externo y ofrecen configuraciones de medición muy limitadas.

Otra dificultad es la necesidad de ofrecer señales estables con altos niveles de potencia. Los efectos de estabilización térmica de los amplificadores de potencia provocan variaciones de la potencia de salida, que deben eliminarse para garantizar la aplicación de potencia calibrada y estable al dispositivo bajo prueba. Para evitar daños en el equipo de prueba y en el dispositivo bajo prueba, es necesario desactivar los amplificadores y volverlos a activar cuando se (des)conecta el dispositivo bajo prueba. No obstante, después de activar los amplificadores, es necesario que transcurra un cierto tiempo para recuperar un estado de funcionamiento estable. Sabiendo que es difícil predecir cuánto tiempo se necesita para alcanzar un funcionamiento estable y teniendo en cuenta que la velocidad es crucial en un entorno de producción, no resulta deseable esperar hasta que los amplificadores de potencia hayan alcanzado la condición de estado estacionario.

Solución de prueba y medición

El analizador de redes vectoriales R&S^®ZVAde cuatro puertos con sus dos fuentes internas permite generar dos tonos de offset de frecuencia que pueden ser barridos con rapidez mediante un único instrumento. La opción de software de conversión de frecuencia R&S^®ZVA-K4contiene un menú de medición de intermodulación para configurar de forma eficaz el sistema para barrido de potencia o frecuencia.

Los dos tonos se aplican a los amplificadores de banda ancha R&S^®BBA150para generar los altos niveles de potencia requeridos. Ofreciendo frecuencias de hasta 6 GHzy una potencia de salida desde 15 Whasta 200 W, estos amplificadores son ideales para realizar mediciones de PIM.

La base para proporcionar señales de prueba estables y precisas al dispositivo es la función de control automático de nivel (ALC) del R&S^®ZVA. El ALC controla de forma precisa e independiente las potencias de salida de origen de los dos tonos en los puertos 1 y 3 utilizando los niveles de potencia medidos en los receptores de referencia de los puertos asociados. Esto provoca un ajuste extremadamente rápido de la potencia de salida en el plano de referencia (el dispositivo bajo prueba) dentro del breve tiempo de estabilización del ALC. El ALC permite eliminar los problemas de tiempo de estabilización térmica y de potencia, y también la variación de potencia de salida del amplificador. Las mediciones se pueden iniciar directamente después de conectar el dispositivo bajo prueba y se reduce el tiempo de prueba desde varios minutos a un valor típico inferior a un segundo por barrido. El rendimiento de producción se puede incrementar de forma significativa. En la mayoría de los casos, los valores predeterminados de la función ALC son suficientes, proporcionando un rango mínimo de 0.1 dBde tolerancia de estabilización. Si fuera necesario, los parámetros del ALC se pueden ajustar individualmente para adaptarlos a requisitos de prueba específicos.

Durante la calibración de potencia inicial, las potencias generadas por las fuentes internas se ponen en correlación con los niveles de potencia medidos en los receptores de referencia asociados y con la potencia deseada que se entrega en el plano de referencia. Para las mediciones de PIM en filtros dúplex de transmisores-receptores de una estación base, por ejemplo, esta solución especial se puede configurar para ofrecer el nivel de potencia requerido hasta +47 dBm en el dispositivo bajo prueba. Si se utilizan los parámetros de prueba y los componentes descritos en esta ficha de aplicación, se dispone de una amplia gama dinámica sin precedentes que alcanza –168 dBca 43.5 dBm(1 Hz IF) y unos 2 GHz. Esto puede ser mejorado en 10 dB adicionales utilizando acceso directo al receptor.

Resumen

El rendimiento de las mediciones de PIM depende esencialmente del tiempo de estabilización (térmica) de los amplificadores de potencia, que a su vez influyen sobre la precisión de nivel, la estabilidad y el tiempo de prueba. El R&S^®ZVA de cuatro puertos, con dos fuentes internas y control automático de nivel (ALC), junto con los amplificadores de banda ancha R&S^®BBA150, proporcionan una solución única para mediciones de PIM extremadamente rápidas, altamente precisas y reproducibles.