5G Bileşen Test Zorlukları
İletişim sistemlerindeki gelişmeler, ultra düşük gecikme süresiyle daha yüksek veri hızları gerektirmektedir. Mühendisler, bu gereksinimleri karşılamak üzere 5G Yeni Radyo (NR) vericilerini başarıyla uygulamak için RF bileşen performansını (özellikle güç amplifikatörleri için) optimize etmelidir.
Test edilen cihazınızı (DUT) günümüzün daha yüksek veri hızlarıyla karakterize etmek, geniş bant sinyalleri ve karmaşık modülasyon şemaları gerektirir. Birden fazla test kurulumunu manuel olarak yeniden yapılandırmak veya karmaşık anahtar tabanlı sistemleri otomatikleştirmek, doğrulama döngü süresini uzatır ve ek hata potansiyeli ortaya çıkarır. Test cihazlarınızın sinyal kalitesi, artık EVM olarak bilinen test sisteminin hata vektörü büyüklüğünü (EVM) sınırlayabilir. Önceki iletişim sistemlerinde bu derece doğal hata kabul edilebilirken, günümüzün 5G iletim sistemleri, sıkı EVM gereksinimlerine (256 QAM'de %3,5 ila 1K QAM için %1) performans uyumluluğunu onaylamak için hassas ölçümlere ihtiyaç duymaktadır.
Düşük güç koşulları doğrusal S-parametrelerini yeterince yakalarken, kazanç sıkıştırma ve bozulma analizi gibi ölçümler yüksek güçlü giriş sinyallerine ihtiyaç duyar. Ayrıca, çoğu PA tasarımı, genel sistem seviyesi performans hedeflerini korurken güç katma verimliliğini (PAE) optimize etmek için doygunluğa yakın çalışacaktır. Düşük güç seviyelerinde, sinyal-gürültü veya gürültü figürü EVM'ye hakim olur ve yüksek güçte EVM'ye doğrusal olmayan bozulma hakim olur.
Şekil 1. New technological challenges introduced by 5G NR
İletişim Bileşeni Karakterizasyon Çözümü
Yeni Keysight E5081A ENA-X ağ analizörü platformu, güç amplifikatörlerini her zamankinden daha hızlı geliştirmek ve dağıtmak için mühendislik sınırlarını aşmanıza yardımcı olur. Bu ağ analizörü, giriş portu uyumsuzluğunu, kanal gücünü ve kaynak hatası katkılarını tek bir test kurulumunda ele almak için entegre modülasyon bozulma analizi yazılımı ve tam vektör düzeltmesi içerir. Özel monolitik mikrodalga entegre devreleri (MMIC'ler) ile üretilen yeni ENA-X, yüksek ölçüm doğruluğu ile tekrarlanabilir sonuçlar sağlar, böylece ölçümleri gerçekleştirmek için test kurulumunu yalnızca bir kez bağlayabilir ve kalibre edebilirsiniz.
ENA-X ağ analizörü, gelişmiş entegre düşük gürültülü alıcılar ve doğrudan alıcı erişiminin yanı sıra tek bir test kurulumunda distorsiyon ölçümleri sunarak, yüksek güçlü, karmaşık modülasyon şemaları altında bileşen karakterizasyonuna olanak tanır. Bu özellikler, güvenilir karakterizasyon yapmak için gerekli bileşen doğrulama kurulumunu birleştirerek amplifikatörler, mikserler ve frekans dönüştürücüler için test döngüsü süresini en aza indirir.
Daha önce yalnızca en yüksek performanslı Keysight PNA Serisi ağ analizörlerimizde bulunan güçlü modülasyon bozulma analiz yazılımı ile birleştirilen orta sınıf E5081A ENA-X, frekans alanında modüle edilmiş giriş ve çıkış sinyallerini doğrudan analiz etmek için spektral korelasyon kullanır. Giriş portu uyumsuzluğu, kanal gücü ve kaynak hatası katkılarını ele alan DUT düzleminde geniş dinamik aralık ve vektör düzeltmeli kalibrasyon ile ENA-X, düşük artık EVM ve gelişmiş sinyal doğruluğu sunar.
Doğrusal olmayan PA karakterizasyonunu tamamlamak için gereken yüksek güçlü test kurulumları bir güçlendirici amplifikatör gerektirir. Kuruluma ve kalibrasyona bir güçlendirici amplifikatörün dahil edilmesi, ölçüme karmaşıklık ve hata potansiyeli ekler. ENA-X, bu yüksek güç hususları göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır.
E5081A'nın yüksek güçlü PA testi için sunduğu iki temel avantaj şunlardır:
- doğrudan alıcı erişimi
- alıcı zayıflatıcıları
Doğrudan alıcı erişimi
Yükseltici amplifikatörün ters izolasyonu veya S12, standart kurulumda doğru DUT S11 ölçümlerini ve giriş gücünü veya referans alıcı sapmasını izlemeyi zorlaştırır. Bu yüksek güçlü kurulum zorluğunun çözümü, harici bir test seti, yani harici bir çift yönlü kuplör kullanmak ve sinyalleri VNA alıcılarına yönlendirmektir. ENA-X'in yapılandırılabilir mimarisi, geliştiricilerin sinyalleri güçlendirici amplifikatöre alternatif bir yol üzerinden doğrudan ENA-X alıcılarına yönlendirmesine olanak tanır. Bu esneklik, yüksek güç sinyalleri kullanılırken doğru S11 amplifikatör ölçümleri yapılmasını sağlar.
Şekil 2. 2 portlu E5081A ile yüksek güçlü test yapılandırması. Yansıyan / iletilen DUT sinyalleri tüm mantıksal alıcılarla algılanırken, VNA ürün yazılımı yüksek güçlü S-parametrelerini yakalar.
Alıcı zayıflatıcıları
Yüksek güç ölçümleri için önemli bir husus, test cihazının dahili bileşen güç işleme kapasitesidir. Yüksek güç seviyeleri ağ analizörüne zarar vererek maliyetli onarımlara neden olabilir.
Tipik olarak, güç amplifikatörü testi, yanlış ölçüm ve test seti hasarına yol açan potansiyel alıcı sıkıştırmasına karşı koruma sağlamak için harici zayıflatma gerektirir. Bununla birlikte, test setine harici armatürler eklemek, hata potansiyeli ve kalibrasyon karmaşıklığı da ekler.
Cihaz hasarı riskini en aza indirmek ve ölçümleri basitleştirmek için ENA-X ağ analizörü, dahili alıcı zayıflatıcıları aracılığıyla kurulumu birleştirerek harici zayıflatıcılara olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Sonuç
5G altyapısıyla uyumlu güç amplifikatörleri tasarlamak, geniş bant genişliğine sahip sinyaller, karmaşık modülasyon şemaları ve giderek daha katı hale gelen EVM gereksinimleri nedeniyle önemli zorluklar doğurmaktadır. Geleneksel VSA karakterizasyon yöntemi artık tasarım mühendislerinin ihtiyaçlarını karşılamıyor. E5081A ENA-X VNA modülasyon distorsiyon çözümü, geniş bant ölçüm zorluklarının üstesinden gelen çok sayıda PA karakterizasyon avantajı sağlar:
- Geniş dinamik aralık, düşük gürültü tabanı sayesinde düşük artık EVM sağlar.
- Vektör düzeltmeli ölçümler için kolay kalibrasyon, DUT girişindeki sinyal doğruluğunu artırarak ölçüm tekrarlanabilirliğini önemli ölçüde geliştirir.
- Gelişmiş yazılım, modüle edilmiş koşullar altında distorsiyon analizine izin verir.
Herhangi bir PA karakterizasyonu için, doğrusal ve doğrusal olmayan performansı karakterize etmek için bir VNA gereklidir. MOD uygulaması ile test sistemi, EVM'nin yanı sıra geleneksel VNA ölçümleri de yapar.
ENA-X ağ analizörünün benzersiz mimarisi, RF geliştiricilerinin tek bir basitleştirilmiş kurulumda çoklu çoklu ölçümler yapmasına, ölçüm doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini artırmasına, test döngüsü süresini azaltmasına ve piyasadaki en düşük artık EVM sonuçlarını üretmesine olanak tanır.
