Giriş
Modüleli dalga formu olan IQ sinyalleri günümüzde mevcut birçok haberleşme teknolojisinde kullanılmaktadır. Cep telefonlarında, radarlarda, lazerlerde, Wi-Fi ağlarında, modemlerde, navigasyon sistemlerinde (GPS), RFID etiketlerinde ve uydu haberleşmelerinde IQ sinyalleri kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda büyük miktarda bilgi hızlı bir şekilde aktarılmalıdır. Simüle edilen IQ sinyalleri ile yapılan testler, tasarımcılara enterferansın olduğu bir spektrumda cihazın davranışını tahmin edilmesinde yardımcı olur.
Tasarımcılar, geliştirdikleri tasarımların gerçek dünya performansından emin olmak adına limit değerlerini test etmelidir. Tasarımlarının ideal performansını karakterize edebilmeleri için öncelikle ideal sinyali üretmeleri gerekmektedir. İdeal sinyal dediğimiz yüksek kaliteli, bilindik bir sinyaldir.
Tasarımcılar aynı zamanda cihazlarının ideal olmayan koşullardaki davranışlarını da test etmelidir. Bunu yapabilmek için sinyale gerçek dünya koşulları ve ideal olmayan koşullar eklerler. Böylece tasarımlarının limitlerini test etmiş olurlar.
Bu blog yazımızda ideal ve ideal olmayan IQ sinyallerini nasıl üreteceğimizi inceleyeceğiz. IQ sinyalleri üretebilmek için Keysight 33500B ve 33600A Trueform Serisi dalga formu üreteçlerini kullanacağız.
Jitter ve Dalga Formu Oluşturma Teknolojisi
IQ sinyal oluşturmak için dalga formu üreteci seçerken aşağıdaki özellikleri göz önünde bulundurmalısınız:
IQ Temel Bant Sinyalleri Oluşturulması ve Üretimi
Çoğu tasarımcı IQ sinyalleri yazılım aracılığıyla üretir ve sonrasında sinyali dalga formu üretecine aktarır.
Veri Aktarımı
Çoğu dalga formu üretecinin bilgisayara bağlanabilmek için USB, LAN ve GPIB gibi I/O arayüzleri bulunmaktadır. Ayrıca IQ dalga formlarını yazılımdan uzaktan aktarabilmeyi sağlayan IVI gibi sürücüleri de desteklerler. Dalga formu üretecinizin kullanmak istediğiniz aktarım yöntemlerini desteklediğinde emin olmalısınız.
Çoğu üreteçler USB belleğinizden ön paneldeki USB konnektör aracılığıyla cihaza dalga formu yüklemenize olanak sağlamaktadır. Keysight 33522B ile comma-separated value (CSV), data (DAT) ve ActionScript Communication (ASC) vb. formatındaki dosyaları kolayca cihaza yükleyebilirsiniz. Bu dosya formatları genellikle MATLAB gibi haberleşme ve sinyal mühendislerinin kullandığı yazılım paketlerinde mevcuttur.
IQ Sinyal Oluşturma
Yöntemler dalga formu üreteçleri arasında değişiklik gösterse de sinyal bir kere dalga formu üretecinden geçtiğinde, fiziksel olarak oluşturabilirsiniz. Bu örnekte IQ sinyal oynatıcı seçeneğini kullanacağız. Bu seçenek hem kanal 1 ve hem de kanal 2'yi tek kanal veya dalga formu gibi konfigüre ve kontrol etmeyi sağlayan kullanımı kolay bir arayüz sağlar. Şekil 2, 33522'den alınmış IQ sinyal oynatıcı seçeneğinin ekran görüntüsünü gösteriyor. Şekil 1'de dalga formu üretecindeki örnekleme oranı 1 MHz'lik 64-QAM temel bant sinyal çıkışı gösteriliyor.
Şekil 1. 33500B IQ Sinyal Oynatıcı ekran görüntüsü
Şekil 2. 64-QAM temel bant sinyalinin sembol diyagramı ve EVM görüntüsü
Şekil 2, IQ temel bant sinyalinin sinyal analizör yazılım opsiyonlu yüksek performanslı bir osiloskop ekranını gösteriyor. Ekranın sol üst köşesinde sembol diyagramının sonuçlarını ve sağ alt köşesinde yalnızca %0.3 olarak ölçülen vektör manyetik hatasını (EVM) görebilirsiniz. Sol altta ve sağ üstte bulunan iki ek görsel büyüklük hatasını mili yüzde cinsinden ve faz hatasını miligre cinsinden gösterir.
Gördüğünüz gibi yüksek kaliteli, ideal olan bu IQ sinyali tasarımlarınız için mükemmel bir seçimdir. Testin bu aşaması tamamlandığında, ideal olmayan sinyallerle test etme zamanı gelmiş demektir.
İdeal Olmayan Sinyal ve Kanal Koşullarının Simülasyonu
Tasarımınızın sınırlarını öğrenmek istiyorsanız niceliksel, ideal olmayan özelliklere sahip bir sinyali simüle etmelisiniz. İdeal olmayan özellikler tasarımlarınızın ideal olmayan koşullardaki tepkisini test etmenizi sağlayacaktır. İdeal olmayan IQ temel bant sinyal koşullarını simüle ederken değiştirmek isteyebileceğiniz üç temel parametre vardır.
Şekil 3. IQ denge ayarlama ekranı
Şekil 2, 64-QAM sinyali üzerindeki ek gürültü örneğini gösteriyor. Üretecimize yerleşik olarak tepe faktörü 4.3 ve ayarlanabilir bant genişliği 30 MHz'e kadar olan bir Gauss gürültü dalga formu ekledik. Gürültü sinyali 50 yıldan fazla sürekli sinyal oynatma durumu için tekrar etmeyecektir.
Üretecimizin toplam modülasyon özelliğini kullanarak, I ve Q temel bant sinyaline %10 genlikte Şekil 4'teki gibi 30 MHz bant genişliği gürültü ekledik. Şekil 2'yi Şekil 4 ile karşılaştırdığımızda, sembol noktalarının daha önemli ve belirsiz olduğunu görebilirsiniz. EVM yaklaşık %1'e yükseldi. 33522B'deki gürültü genlik ayarı, %0,01'e kadar çözünürlük sağlar. Bu kontrollerle, simüle etmek istediğiniz hata miktarını sıfırlayabilirsiniz.
Şekil 4. Ek gürültü ile 64-QAM temel bant sinyalinin sembol diyagramı ve EVM'si
Sonuç
IQ sinyalleri oluşturmanız gerekiyorsa, bu özelliği karşılayan dalga formu üretecine ihtiyacınız var. Yeterli bant genişliğine ve yüksek sinyal bütünlüğüne sahip olmanız gerekmektedir. Ayrıca hızlı bir şekilde IQ sinyalleri oluşturabildiğinizden ve ideal olmayan koşulları simüle etmek için bunları kolayca değiştirebileceğinizden emin olmak da işinizi kolaylaştırır. Keysight Trueform Dalga Formu Üreteçleri dahili IQ Signal Player opsiyonuyla bunları yapabilmektedir.
Keysight Trueform Dalga Formu Üreteçleri ile ilgili daha fazla bilgi için bu sayfaya göz atabilirsiniz.
