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无线局域网中的功率放大器测试方案

由于PA的供电/断电操作可造成暂态及热效应而降低发射器性能,因此常常需要测量被称为动态EVM的另一项指标。动态EVM通过方波脉冲施加于PA EN以模仿发射器的实际动态工作环境来进行测量。动态EVM的降低是由于PA的瞬态响应影响了封包的起始报头,并造成了缺陷信道估算。经研究表明具有50%占空比方波的动态EVM比静态EVM(具有100%占空比)更不适用于PA EN。


使用图1所示的测试设备,通过使用PXI/PXIe系统,动态EVM测试是完全自动化的。使用PXI/PXIe底板触发器和时钟信号可实现动态EVM测量的全部时钟同步化。图1的块图显示z5211任意波形发生器(AWG),其产生具有可调整电压大小、脉冲宽度、脉冲延迟和重复率的PA EN脉冲。实际的PA测试数据如图4所示,在+18dBm输出功率以下,动态EVM都比静态EVM差。对于此特定PA,在+18dBm输出功率以上,动态EVM比静态EVM更佳。如之前所述,因为动态EVM可测量PA在实际脉冲工作模式下的PA性能,所以这种典型的PA动态EVM测量对发射器设计考量至关重要。



    图4:PA动态EVM与占空比。

 

数字预失真

在高输出功率时,改善PA内的线性度是一项挑战。数字预失真(DPD)是通过数字信号处理技术从本质上消除失真的一种技术。对组合式VSA/VSG测试系统而言,软件工具可简化和自动化DPD,比如z8201 RF测试套件。从本质上来说,软件模型通过VSA来测量PA的非线性,并形成一个相反的运行状态施加在VSG上。当完成DPD补偿时,预失真的VSG RF信号施加于有效线性化PA输出的PA。

一些802.11ac WLAN收发器芯片组采用DPD技术以提高PA线性度。为量化在具有DPD的电路中将会实现的提高,测试设备必须能在PA特性分析期间执行DPD。与z8201RF测试套件和zProtocl WLAN软件一起,ZEC仪器的DPD软件工具和对应的示例代码提供快速而简易的方法,以评估PA或发射器设计的DPD。因为DPD算法要求VSG/VSA仪器捕获多个相邻信道,因此DPD应用要求像z8201RF测试套件这样的宽测量带宽。

图5显示了PA在其非线性区内工作时,DPD由于非线性失真造成的相邻信道之上的泄漏的改善。同样重要的是使用DPD能够实现EVM提升(如图6所示)。这两张图都描绘出使用zProtocol WLAN与DPD软件以z8201RF测试套件所得到的实际数据。



图5:使用DPD降低PA相邻信道泄漏。

图6:使用DPD改善PA EVM


测试设备

对802.11ac测试而言,测试设备的本底噪声、相位噪声、交越失真和带内杂散信号都必须最小化,以避免降低所测得的PA EVM性能。图7显示了在所测得PA DUT EVM上的测试设备残余EVM的影响。



图7:在所测得DUT EVM上的测试设备残余EVM的影响。


如前文所讨论的,图8的z8201RF测试套件是由具有高达160MHz测量频宽的6GHz VSG/VSA组合所组成。除了宽测量频宽外,z8201RF测试套件还提供802.11ac设备特性分析和测试所必要的低噪声和失真。



图8:z8201 PXI或PXIe RF测试套件。


zProtocol WLAN软件工具包括图9所显示的直观的图形使用界面(GUI),以及便于自动化的综合性C/C++/LabVIEW软件驱动程序。Z8201RF测试套件结合zProtocol WLAN软件,对802.11测试提供完整的解决方案,涵盖WLAN协议的所有方面,包括:
●所有调变频宽:160 MHz、80 MHz、40 MHz和20 MHz
●所有调变编码方案(Modulation Coding Schemes,MCS)和比特率:BPSK到256QAM
●所有信道频率:2.4GHz和5GHz频带
●MIMO数据流:×2到×8



图9:zProtocl WLAN测试软件GUI


结论

本文探讨了新的802.11ac WLAN标准对于PA的设计验证、特性分析和测试需求。由于802.11ac的PA EVM作用限制大约在1.5%左右,因此PA和RF测试设备需要更好的线性度和动态范围。本文详述了一些有助于优化802.11ac中PA测试的技术,这些技术与z8201RF测试套件跟zProtocol WLAN软件一起共同为802.11ac WLAN发射器设计内的量化PA性能提供了一个完整的解决方案。

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