Los circuitos integrados de formador de haz reducen el tamaño de los elementos electrónicos de alimentación de las antenas. Los analizadores de redes multipuerto permiten trabajar con una configuración formada por un único equipo.
La formación de haz mediante conjuntos fásicos de antenas es una tecnología común en el sector aeroespacial y de defensa para aplicaciones de radar y guerra electrónica. En las comunicaciones por satélite y 5G NR también se está empezando a implantar la formación de haz en un conjunto fásico de antenas como tecnología estándar.
Con el aumento de las frecuencias portadoras y la reducción de las dimensiones de los elementos de antena, el espacio para los circuitos de alimentación es cada vez menor, y la presión por reducir el tamaño no cesa. Por otro lado, para reducir el ancho del haz se incorporan cada vez más elementos de antena al conjunto fásico. Por consiguiente, adquiere más importancia el costo y el tamaño de la fuente de alimentación de cada elemento.
Los circuitos integrados de formación de haz de RF incluyen ajustes de fase y ganancia por camino, así como funciones de amplificación para los canales de transmisión y de recepción.
Dichos circuitos integrados del formador de haz pueden gestionar cuatro o más elementos de antena con una señal de entrada. La caracterización y calibración completa requiere la evaluación simultánea de todos los puertos.
Un analizador vectorial de redes (VNA) multipuerto es la herramienta ideal para cumplir este requisito. La conexión paralela a todos los puertos de RF de los circuitos integrados del formador de haz permite una evaluación rápida y directa de todos los canales individuales y del comportamiento relativo en el circuito integrado del formador de haz. Con mediciones simultáneas en hasta 24 puertos es posible caracterizar un circuito integrado de formación de haz con todo detalle y observar los efectos de correlación cruzada mientras se supervisan todas las conexiones de antena.
Visualización general de todos los puertos del circuito integrado de formación de haz con el VNA multipuerto R&S®ZNBT
Para aplicaciones de formación de haz es necesario controlar con precisión la fase de cada camino. Los desfasadores de alta resolución integrados en el dispositivo bajo prueba permiten obtener una resolución de hasta unos pocos grados para un control preciso del haz. El ajuste de nivel por camino permite alisar los lóbulos laterales del haz generado. Un VNA de alto rendimiento permite obtener mediciones de fase y de nivel absolutas y relativas con una precisión imbatible. Una de las tareas estándar de un VNA es comprobar la adaptación de la impedancia del circuito integrado del formador de haz con respecto a la antena.
Por lo general, los caminos de transmisión y recepción se prueban por separado. En ambos casos se aplica el ajuste de fase y de nivel para el control del haz. El camino de recepción incluye un amplificador de bajo ruido (LNA), mientras que el camino de transmisión incluye un amplificador de potencia de RF de salida que puede funcionar como etapa final o como controlador para otros amplificadores de potencia externos adicionales. Las pruebas iniciales para definir el rango lineal, el punto de compresión y la intermodulación utilizando dos tonos se realizan idealmente con una plataforma de pruebas común.
El VNA permite la caracterización de cada bloque funcional dentro del circuito integrado del formador de haz, desde los interruptores hasta los amplificadores. La linealidad y la estabilidad de fase y de nivel son importantes para asegurar una formación de haz estable y confiable. Para compensar, por ejemplo, los efectos de la temperatura, el dispositivo bajo prueba se caracteriza por condiciones variables para crear datos de calibración que se utilizan en la aplicación final como tablas de búsqueda.
Para garantizar una experiencia del usuario satisfactoria, la calidad de la señal debe cumplir los requisitos especificados en la norma. Los amplificadores integrados deben cumplir los requisitos de magnitud de vector de error (EVM) y de relación de potencia de canal adyacente (ACLR) para permitir la transmisión de datos con una tasa de bits erróneos baja.
Rohde & Schwarz ofrece una potente solución de prueba de banda ancha que cubre las bandas de ondas milimétricas (incluidas las bandas 5G) para caracterizar los amplificadores integrados.
Comprobación de un circuito integrado del formador de haz con el analizador vectorial de redes multipuerto R&S®ZNBT
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