【導(dǎo)讀】對工程師而言,使用一臺儀器就能跨越多域(時域、頻域及調(diào)制域)查看信號,并同時分析多個不同類型的測量,這在復(fù)雜的5G系統(tǒng)測試中非常實用,因為在5G系統(tǒng)中數(shù)字信號、模擬信號和RF信號彼此交互。
盡管5G系統(tǒng)開發(fā)時已經(jīng)做了大量的工作,但科學(xué)家和工程師仍面臨著許多挑戰(zhàn),包括:
● eMBB (增強移動寬帶)收發(fā)機實現(xiàn)問題,包括高效實現(xiàn)應(yīng)用的信道編碼(LDPC和Polar碼)、收發(fā)機設(shè)計的能效、大尺寸FFT的OFDM和DFT擴展OFDM信號強大的同步方法。
● 考察V2X和遙控通信系統(tǒng)使用的超可靠URLLC (超可靠低時延通信)傳輸方法,包括高效通信信道編碼、可靠的接入無線資源以及收發(fā)機設(shè)計。
● 考慮收發(fā)機在毫米波范圍通信中實現(xiàn)的具體問題
● massiveMIMO結(jié)構(gòu)和算法
● mMTC (海量機器型通信,如物聯(lián)網(wǎng))使用的能效傳輸、同步和多種接入方法
● mMTC調(diào)制和編碼
● 感知無線電在5G中的應(yīng)用
關(guān)聯(lián)模擬信號、數(shù)字信號和RF信號的根本原因
5G系統(tǒng)的開發(fā)過程離不開數(shù)字信號、模擬信號和RF信號。如今,RF功放同步、增益和定時特點測試必須與現(xiàn)代控制接口結(jié)合在一起,如采用MIPI的RF前端控制接口 (RFFE)。
能夠跨多個域分析信號對查找干擾、毛刺、雜散信號、跌落及其他錯誤至關(guān)重要。
在本期內(nèi)容中,我們將為大家實測演示寬帶RF放大器典型的5G系統(tǒng)調(diào)試和驗證場景(建議大家先看視頻,再看文字內(nèi)容~)
測試設(shè)置
為了展示使用多域示波器分析RF放大器性能的優(yōu)勢,我們使用泰克MSO6B系列示波器作為我們的采集硬件。
圖1. MSO6B示波器安裝了SignalVu-PC軟件
我們的被測器件是Mini Circuits的GVA-123+,這是一種小型RF放大器,但它演示了用戶設(shè)備和基站應(yīng)用典型的測量問題。
圖2. 測試設(shè)備,包括示波器、信號發(fā)生器、耦合器、電源和DUT
我們配置泰克AWG70000B任意波形發(fā)生器作為我們的信號源,在3.5GHz中心頻率生成單個5G NR載波,帶寬為100MHz。它是一個上行信號,30kHz副載波間隔(SCS),256-QAM,11.5dB OFDM PAPR。
AWG調(diào)節(jié)為250mV ~ 500mV峰峰值信號,約為–11 ~ –17dBm合成平均功率。
我們使用耦合器(ZDC-10-0123),在示波器通道1上捕獲輸入信號。吉時利源測量單元(SMU)為被測器件供電。
我們還在示波器通道6上增加了一只電流探頭,測量放大器吸收的電流。
在MSO6B示波器上,我們運行SignalVu VSA軟件,裝有5G NR選配插件,我們把它配置成分析示波器通道1捕獲的信號。
測量實例
作為實例,我們將看到放大器獲得良好的讀數(shù),在RF輸入上開始觸發(fā)。
圖3. 在這個測量中,星座圖中顯示的EVM與預(yù)期相符
然后我們在引入干擾時會突然看到變化,我們捕捉到高失真時點,這是什么引起的呢?
圖4. 在這個測量中,EVM高于預(yù)期
在上面兩個截屏中可以看到,星座圖中的5G EVM在好和壞之間脈沖波動。我們可以看下功率相對于時間畫面,也可以看到功率有時會跌落。
因此,我們看到所有RF域指標(biāo)都顯示出了問題,我們想進一步了解根本原因。
您懷疑這與電源有關(guān),如果使用的是傳統(tǒng)VSA,您會不知所措,只能不斷地猜測。而MSO6B不同,它可以同時查看模擬信號、數(shù)字信號和RF信號,所以我們可以關(guān)聯(lián)到根本原因。
如果我們看一下通道6上測量信號的電流探頭和通道5上的RF輸出,我們可以看到電流在周期性下跌。
圖5. 在這個采集中,電源傳送48mA (通道6, 藍色),功放的輸出(通道5, 橙色)是標(biāo)稱值
圖6. 在這個采集中,電源傳送22mA (通道6, 藍色),功放的輸出(通道5, 橙色)已經(jīng)下跌
所以我們改變視角,在時域中觸發(fā)電流,而不是在頻域中觸發(fā)RF脈沖。
為此,我們將把觸發(fā)源變成通道6上的電流探頭,因為我們知道正確操作發(fā)生在47mA,所以我們把觸發(fā)點設(shè)置在43mA,在下降時捕捉信號。我們設(shè)置成觸發(fā)電流邊沿,而不是脈沖。
圖7. 觸發(fā)設(shè)置成捕獲電流下降,以統(tǒng)一采集低電流情況
現(xiàn)在我們通過示波器關(guān)聯(lián)到RF性能下跌的原因,在返回SignalVu時,我們現(xiàn)在可以捕捉電流開始下跌的時點。
圖8. 在觸發(fā)低電流情況時,我們在星座圖中一直看到高EVM
這里,我們看到電流與示波器屏幕上的RF性能的跌落完美相關(guān)。這足可以確認,我們已經(jīng)觸發(fā)電流下跌,不再會有閃爍的星座圖或EVM畫面,我們可以更好地看到實際問題。您可以看到,我們的EVM一直很差,因為我們已經(jīng)觸發(fā)了故障時點。
現(xiàn)在我們看一下在電流落在規(guī)范內(nèi)時是否觸發(fā),看一下RF測量會發(fā)生什么情況。為此,我們只需把觸發(fā)方向變成上升,現(xiàn)在可以捕獲電流落在規(guī)范內(nèi)的時點。在示波器應(yīng)用中,我們的RF能量如預(yù)期那樣恢復(fù),看一下SignalVu VSA應(yīng)用,捕獲的每個5G信號都滿足規(guī)范。
圖9. 只需按幾下按鈕,就可以把觸發(fā)設(shè)置成捕獲電流提高,在電流恢復(fù)正常時一直采集信號
圖10. 觸發(fā)電流的上升沿,確定電流恢復(fù)正常的測量時點
圖11. 在以正常電流獲得測量時,EVM一直落在規(guī)范內(nèi)
在電流不符合規(guī)范時,我們的RF輸出和EVM也落在規(guī)范外。所以我們把RF性能下跌的原因與電源電流的周期下跌關(guān)聯(lián)起來了。
在這個簡單的演示中,我們使用SMU步進的提高和降低電流。作為5G設(shè)計人員,大家可能知道電流變化更多的底層原因,比如DPD算法或系數(shù)加載錯誤。
通過基于示波器的解決方案,我們還可以測量和計算精確的放大器功率系數(shù)指標(biāo),比如功放的功效(PAE)。
這個器件沒有數(shù)字總線,如果有,我們可以觸發(fā)數(shù)字總線,把問題與數(shù)字總線行為關(guān)聯(lián)起來。
泰克解決方案摘要
同步多通道頻譜分析和時域波形加快了5G調(diào)試速度。
5G系統(tǒng)的開發(fā)過程離不開數(shù)字信號、模擬信號和RF信號。能夠跨多個域分析信號對查找干擾、毛刺、雜散信號、跌落及其他錯誤至關(guān)重要。
在4系、5系和6系MSO示波器中,每個輸入背后都是定制ASIC內(nèi)部的12位ADC。每個ADC沿著兩條路徑發(fā)送高速數(shù)字化數(shù)據(jù)。這種方法可以獨立控制時域和頻域采集,可以同時優(yōu)化給定信號的波形視圖和頻譜視圖。這種獨特的頻譜視圖功能可以在時域、RF和數(shù)字域中實現(xiàn)同步測量,支持最多8條通道。
MSO6B支持最高10GHz的頻率范圍以及最高2GHz的分析帶寬,能夠直接測量Sub 6 (FR1) 5G信號。您可以至我們的官網(wǎng)了解更多相關(guān)信息:
● 5G測試
● MSO6B混合信號示波器
● 頻譜分析儀軟件
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