《電子技術(shù)應(yīng)用》
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采用矢量信號分析儀來檢測非線性失真的解決方案

2010-11-12

      移動通信網(wǎng)絡(luò)所用功率放大器的一個(gè)關(guān)鍵性能參數(shù)為非線性失真,。但過度的非線性失真會使誤碼率( BER)提高,,導(dǎo)致移動通信網(wǎng)絡(luò)中所傳輸?shù)恼Z音及數(shù)據(jù)信號質(zhì)量下降。幸運(yùn)的是,,該矢量信號分析儀不僅可以用于精確地檢測矢量及標(biāo)量的調(diào)制誤差,如誤差向量幅度( EVM)特性,還可用于評估放大器及系統(tǒng)失真特性,。因分析儀進(jìn)行有效測量時(shí)亦無需任何特殊檢測環(huán)境或檢測信號,,該分析儀可在移動通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的情況下分析來自基站的沖擊信號。

      通常依賴量程可調(diào)的伏特計(jì)或頻譜分析儀,,采用雙音或多音方法1來確定被測器件(DUT)的壓縮點(diǎn),。網(wǎng)絡(luò)分析儀采用功率掃描作類似分析。這兩種方法中所用的信號皆為測試信號或是僅僅優(yōu)化用于頻譜帶寬或統(tǒng)計(jì)分布的信號,,并非實(shí)際工作環(huán)境下的信號,。  

      可以利用矢量信號分析儀來測量標(biāo)量、矢量調(diào)制參數(shù)及數(shù)字調(diào)制移動無線信號的調(diào)制誤差,。按現(xiàn)代的理念,,因在常規(guī)的測量過程中已收集了所有必要的數(shù)據(jù),這些設(shè)備也應(yīng)可以測量及評估線性誤差,。實(shí)際上,,只需要一套標(biāo)準(zhǔn)的測試設(shè)備,并不需要附加的測量設(shè)備或特殊測試信號,。

      圖1所示為一組典型的,、使用矢量信號分析儀進(jìn)行測量的測試配置。帶同相,、正交調(diào)制能力的信號發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)RF移動無線信號,,并將其送至被測器件(DUT,如移動通信輸出放大器)的輸入端,。放大器的輸出端通過衰減器(避免儀器工作范圍外的高壓)與矢量信號分析儀(如Rohde&Schwarz公司的FSQ-K70)輸入端相連,。甚至可用這一組設(shè)備直接測量基站的RF輸出信號。  

      圖2為矢量信號分析儀的框圖,。經(jīng)數(shù)字調(diào)制的RF輸入信號通過RF及中頻級(模塊1,、2)前往模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端(模塊數(shù)字信號處理器 DSP對基帶信號解調(diào)至位級(圖2中模塊7),并產(chǎn)生一個(gè)與非失真發(fā)射信號相應(yīng)的基準(zhǔn)信號,。信號分析儀僅需了解調(diào)制結(jié)構(gòu)及適當(dāng)濾波(模塊8),。在對中心頻率偏移、相位及符號定時(shí)(圖2,,同步模塊9)校準(zhǔn)后,,被測信號的幅度和相位與基準(zhǔn)信號相適應(yīng),以取得EVM的均方根值( RMS),。在最后一級中,,將被測信號與參考信號進(jìn)行比較(圖2模塊11)。在此時(shí)對典型調(diào)制誤差(如與時(shí)間對應(yīng)的幅度誤差,,與時(shí)間對應(yīng)的相位誤差)進(jìn)行計(jì)算,。這些信號用于表示矢量及星座圖或用于在以后計(jì)算失真特性,。

      圖3(a)所示為經(jīng)上升余弦濾波的未失真的16態(tài)正交振幅調(diào)制信號的理想星座圖。圖3(b)所示為純幅度失真放大器的輸出信號,。兩圖中都標(biāo)識了復(fù)雜基帶信號的矢量圖。實(shí)際的星座點(diǎn)(圖3(b))在其理想位置的附近,。柵格的曲率一定程度上表示了非線性,、基于幅度調(diào)制的幅度失真。圖3 (c)所示為幅度-時(shí)間特性,。理想信號為藍(lán)色曲線,,實(shí)際信號為紅色曲線。為便于識別,,用正方形或圓標(biāo)識符號時(shí)間,。該理想信號的三個(gè)幅度等級用R1至R3的水平線表示,而測量信號則用D1至D3的水平線表示,。  

      盡管理想信號與實(shí)際信號在低電平段其本相吻合,,但隨著電平的增大,偏離加大,。若用x/y坐標(biāo)來表示各電平上的失真信號取樣與其對應(yīng)的理想信號取樣,,則所得結(jié)果便為調(diào)制?振幅特性。為了更好地判定,,該電平段也可以表示為直線,。特性曲線與對數(shù)線(線性增益)的偏離,即為放大器非線性失真的量度[見Figs.3(a)及3(b)],。

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