無線通信工具一直在不斷發(fā)展，以跟上不斷變化的技術(shù)需求。擴(kuò)展的信號帶寬、高階調(diào)制和空間多路復(fù)用可在無線通信中實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率。這些不斷增加的帶寬促進(jìn)了寬帶數(shù)據(jù)的用戶體驗(yàn)。用戶對無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的期望推動了對可靠系統(tǒng)級性能的需求。因此，當(dāng)無線概念從仿真轉(zhuǎn)向測試時(shí)，降低不確定性對于有效的產(chǎn)品開發(fā)至關(guān)重要。

用于測量裝置的測試夾具范圍從簡單的電纜到帶有分路器、耦合器和信號調(diào)理的復(fù)雜夾具。設(shè)計(jì)工程師經(jīng)常評估被測設(shè)備 （DUT） 的性能。設(shè)計(jì)人員可以通過校準(zhǔn)或解嵌測試夾具來隔離 DUT 的性能，以消除此類夾具固有的系統(tǒng)誤差。測量裝置通常使用矢量信號發(fā)生器 （VSG） 和信號分析儀來評估 DUT 的性能。路徑損耗和頻率響應(yīng)顯示了測試夾具如何導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。

路徑丟失是一個已知問題，需要正確管理。與信號發(fā)生器的輸出信號相比，傳輸過程中損失的信號能量導(dǎo)致傳輸?shù)綔y量平面的功率更少。頻率響應(yīng)誤差（包括幅度和相位誤差）會影響瞬時(shí)帶寬。頻率響應(yīng)測量輸出信號的幅度和相位與輸入頻率的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)特定帶寬的頻率響應(yīng)不平坦時(shí)，會對輸入信號的幅度和相位產(chǎn)生影響。即使在RF頻率下，更寬的帶寬也特別容易受到頻率響應(yīng)的影響。

除了物理世界中固有的噪聲外，瞬時(shí)帶寬上的任何頻率響應(yīng)都會對 DUT 的輸出造成損害。如果損傷和測量結(jié)果之間沒有分離，則 DUT 性能會下降。均衡有時(shí)會降低頻率響應(yīng)，但并非總是如此。這是因?yàn)橛捎谛诺理憫?yīng)的分辨率，人們不能總是完全校正頻率響應(yīng)。

信噪比 （SNR） 和誤差矢量幅度 （EVM） 可能會降低，因?yàn)闇y試夾具中的各種組件會增加頻率響應(yīng)和路徑損耗。去嵌是測量設(shè)置（包括 VSG 和信號分析儀）中眾所周知的校正過程。該過程消除了測試夾具產(chǎn)生的幅度和相位誤差。此過程稱為移動參考平面;射頻工程師可以通過移動參考平面來精確表征其 DUT。

如今，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 （VNA） 是表征測試夾具的常用方法（圖 1）。測試夾具通過傳遞 .S2P 文件到信號發(fā)生器。為了補(bǔ)償測試夾具的路徑損耗，損耗補(bǔ)償文件可以提供幫助。

測量設(shè)置中的阻抗不匹配是另一個挑戰(zhàn)。雖然DUT輸入端的阻抗失配并不是一個新問題，但它確實(shí)需要更多地關(guān)注它如何影響測量。任何阻抗不匹配都會導(dǎo)致反射波傳播回信號源，并與之發(fā)生建設(shè)性和破壞性的相互作用，從而為入射信號增加額外的頻率紋波。當(dāng)入射波和反射波在電纜中共存時(shí)，它們會損害測量結(jié)果。在使用高階正交幅度調(diào)制 （QAM） 的密集正交頻分復(fù)用 （OFDM） 傳輸中，反射波對測量結(jié)果的影響更為顯著。

反射信號的能量通常會降低流向 DUT 的功率。使用反射計(jì)可以糾正阻抗不匹配。VNA 用戶熟悉反射儀在 VNA 架構(gòu)中的集成，用于校正 DUT 阻抗不匹配。用于信號發(fā)生器和信號分析儀測量裝置的外部反射儀是市售的，但由于校正的復(fù)雜性，很少使用。

當(dāng)使用多個 DUT 和測試系統(tǒng)時(shí)，校正阻抗失配的復(fù)雜性會增加。每個測試系統(tǒng)都有不同的阻抗匹配。因此，使用多個測試平臺測試 DUT 將導(dǎo)致不同的測量結(jié)果和相關(guān)性挑戰(zhàn)。鑒于測試站種類繁多，修復(fù)阻抗失配以實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)之間的可重復(fù)性至關(guān)重要。此外，此步驟還可以節(jié)省設(shè)計(jì)驗(yàn)證和制造階段的時(shí)間。

如今，路徑損耗校正和解嵌在使用信號發(fā)生器和分析儀的測量環(huán)境中至關(guān)重要。使用反射儀可以創(chuàng)建匹配校正信號。它們協(xié)同工作，使用戶能夠?qū)π盘柊l(fā)生器、測試夾具和阻抗失配組合進(jìn)行反嵌，以了解目標(biāo)頻率上的幅度和相位（圖 2）。然而，由于難以實(shí)現(xiàn)這種校正，大多數(shù)信號發(fā)生器和信號分析儀配置不使用匹配校正信號創(chuàng)建。

圖 2： 反射儀工作原理的基本原理。

EVM 測量為數(shù)字調(diào)制信號提供數(shù)值品質(zhì)因數(shù)。本振 （LO） 相位噪聲、功率放大器 （PA） 噪聲和 IQ 調(diào)制器問題等諸多問題都可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確。

EVM 測量有助于深入了解發(fā)射器和接收器的性能。這是因?yàn)?EVM 對任何信號缺陷都很敏感，這些缺陷會改變數(shù)字調(diào)制格式信號的幅度和相位軌跡。此外，通過調(diào)整接收器的混頻器電平、數(shù)字化儀的SNR和相位噪聲誤差，可以提高EVM測量的精度。頻率響應(yīng)和信噪比對 EVM 有直接影響。要提高 EVM 性能，需要優(yōu)化輸送到 DUT 的功率，并盡可能多地消除頻率響應(yīng)源。

在無線系統(tǒng)中，均衡有助于降低頻率響應(yīng)的影響。由于信道響應(yīng)的分辨率有時(shí)不足以完全校正頻率響應(yīng)，因此均衡偶爾會部分解決問題。5G NR 和 Wi-Fi 6 / 7 標(biāo)準(zhǔn)采用均衡來平坦傳輸系統(tǒng)的增益響應(yīng)，因此在測量中不太明顯地看到頻率響應(yīng)導(dǎo)致的衰減。但是，并非所有無線標(biāo)準(zhǔn)都采用均衡。例如，無線回程和衛(wèi)星通信通常不使用均衡。

帶寬越寬，頻率響應(yīng)誤差越大。校正測試夾具中所有組件在瞬時(shí)帶寬上的頻率響應(yīng)會直接影響 EVM 結(jié)果。這凸顯了校準(zhǔn)和去嵌測試夾具的優(yōu)勢。

功率放大器對于通信系統(tǒng)的整體效率和吞吐量至關(guān)重要。然而，PA固有的非線性會導(dǎo)致鄰道干擾和帶內(nèi)失真。帶內(nèi)失真會降低通信系統(tǒng)的 EVM、誤碼率 （BER） 和數(shù)據(jù)吞吐量。現(xiàn)代無線標(biāo)準(zhǔn)，包括 WLAN、LTE、5G NR 和商業(yè)衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)，越來越多地使用 OFDM。OFDM調(diào)制格式支持用戶所需的寬帶寬數(shù)據(jù)應(yīng)用。設(shè)計(jì)工程師必須在非常高的數(shù)據(jù)速率下實(shí)現(xiàn)頻譜線性度，以實(shí)現(xiàn)用戶期望的服務(wù)質(zhì)量。對頻譜效率的要求將無線標(biāo)準(zhǔn)推向了更高階的QAM和非常密集的OFDM調(diào)制方案，這推動了峰均功率比（PAPR）或信號包絡(luò)的大幅波動。

數(shù)字預(yù)失真 （DPD） 是當(dāng)代通信系統(tǒng)中的主要線性化方法。DPD提供出色的線性化能力，能夠保持整體效率，并充分利用數(shù)字信號處理器和A/D轉(zhuǎn)換器的持續(xù)進(jìn)步。為了成功部署 DPD，該算法必須準(zhǔn)確有效地對 PA 行為進(jìn)行建模。

設(shè)計(jì)人員必須在給定當(dāng)代無線通信信號的 PAPR 的精確測量設(shè)置下激勵 DUT，以預(yù)測 DUT 將如何工作。由于工作條件變得更加動態(tài)，因此過去提供良好近似器件性能的測量（例如 S 參數(shù)）不再是性能的近似值。VSG 和信號分析儀是典型的測量設(shè)備，用于在實(shí)際調(diào)制設(shè)置下評估組件、模塊和集成無線電的特性。測量設(shè)置越來越需要一種方法來補(bǔ)償實(shí)際調(diào)制條件引入 DUT 信號路徑的線性和非線性效應(yīng)。

均衡考慮了 DUT 和測試系統(tǒng)的幅度和相位響應(yīng)。因此，在測試線性器件時(shí)，測試夾具和信號源的頻率響應(yīng)最終對EVM沒有影響。這意味著測試系統(tǒng)在DUT輸入端引入的任何線性誤差都會受到放大器非線性響應(yīng)的影響，從而導(dǎo)致均衡無濟(jì)于事的復(fù)雜誤差。誤應(yīng)用此修改會降低放大器的測量性能，使DPD模型更加困難。

結(jié)論

目前，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、外部反射儀以及生成和應(yīng)用校正的專業(yè)知識可以幫助進(jìn)行校正。但是，在原位完成這項(xiàng)工作可能具有挑戰(zhàn)性。在 VSG 中嵌入反射計(jì)，只需按一下按鈕，即可原位生成入射到電流負(fù)載的 匹配校正信號 。** 此功能改善了無填充**的測量結(jié)果及其對系統(tǒng)性能的相應(yīng)影響。

此外，Keysight VSG 可以導(dǎo)入 .帶有 PathWave 信號生成解嵌軟件的 VNA 中的 S2P 文件，用于將 校準(zhǔn)平面擴(kuò)展到 DUT 輸入 。這種組合使用戶**能夠通過消除夾具和測試系統(tǒng)與 DUT 之間的不匹配相互作用來提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。 **N5186A MXG VSG 中的新型嵌入式反射儀展示了是德科技在支持測量精度的行業(yè)洞察方面的貢獻(xiàn)。