基于MS269X系列矢量信號分析儀的高頻器件測試技術(shù)

　　一、無線數(shù)字設(shè)備發(fā)射機(jī)特性測試技術(shù)

　　移動終端和個人電腦的無線數(shù)據(jù)功能已發(fā)展為多頻帶、多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致對前端器件需求的迅速增加。目前，簡單易用、輕便及低成本終端已成為市場趨勢，由此引起市場對小巧、低成本且擁有更好性能的前端器件的需求迅速增加。

　　發(fā)射機(jī)功放和開關(guān)器件是影響發(fā)射機(jī)性能的兩個關(guān)鍵前端器件。目前對這類器件的測試，可由信號源、頻譜儀等獨(dú)立的測量儀表組成測試方案，但由它們組成的測試方案進(jìn)行測試時相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時。目前主流的測試方案是使用IC teSTer測試系統(tǒng)，此系統(tǒng)高速、高效但十分的昂貴。因此，在保證測試速度和精度的條件下降低測試成本成為器件測試行業(yè)首要考慮的問題。

　　考慮到當(dāng)前的測試方案的缺點(diǎn)及降低測試成本兩方面的因素，安立公司基于MS269XA系列頻譜儀（帶MS269xA-20矢量信號源選件）開發(fā)了一種全新的測試方案，此方案與IC testers具有相同的測試速度和精度。以下結(jié)合MX269074A功放測量軟件，通過MS269X系列頻譜儀測試WiMAX 發(fā)射機(jī)功放來介紹此測量方案。

　　二、WiMAX 發(fā)射機(jī)功放測試問題

　　無線數(shù)字設(shè)備通過設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)功放來最大化移動終端的電池時間。一般情況下，若控制功放工作在輸出功率的有效非線性區(qū)，總功率能夠被有效抑制，但此區(qū)域會帶來一定的信號失真。因此，需要在功放效率和失真之間尋找平衡。特別地，WiMAX技術(shù)中使用OFDM調(diào)制，功放工作在非線性區(qū)引起的相位延遲會惡化EVM指標(biāo)?；诠Ψ诺倪@種特性，發(fā)射機(jī)放大器需要嚴(yán)格控制工作區(qū)，在產(chǎn)品規(guī)格所決定的功率區(qū)為每個測試項(xiàng)目做高精度功率校準(zhǔn)。

　　但是，在諸如EVM、ACP等測試?yán)?，測試儀表功率校準(zhǔn)可重復(fù)性的誤差將嚴(yán)重影響測量結(jié)果。如下圖所示：不同的功率校準(zhǔn)精度導(dǎo)致不同的測量可重復(fù)性。

　?。蹐D 1］0.14， 0.05， 和0.03 dB的功率校準(zhǔn)范圍作為功放1dB壓縮點(diǎn)目標(biāo)輸出功率精度，功率校準(zhǔn)精度的增加，將會使EVM，ACP，和2HD可重復(fù)性相應(yīng)增加。

　?。蹐D 2］ 功率校準(zhǔn)誤差和相位延遲對EVM的影響比對其他指標(biāo)的影響大。

圖 1：驗(yàn)證電路

圖2 由于功率校正不同引起的可重復(fù)性結(jié)果

　　因此對功放測試來講，功率校準(zhǔn)是非常關(guān)鍵的因素。但是，在整個發(fā)射機(jī)功放測試過程中，優(yōu)化、調(diào)整輸出功率需要耗費(fèi)大量的時間。此外，由于發(fā)射機(jī)功放特性的影響，在非線性區(qū)使用調(diào)制波和CW波測試輸出功率時，即使輸入相同的功率也會得出不同的結(jié)果。此外，由于突發(fā)信號的開關(guān)特性，使得突發(fā)信號的總功率比CW波低，測試時不能忽略由此導(dǎo)致的不同測量結(jié)果。綜上，當(dāng)調(diào)整WiMAX發(fā)射機(jī)功放工作點(diǎn)，使得功放在理想環(huán)境逼近于非線性區(qū)工作時，理想的激勵信號應(yīng)該是突發(fā)方式的調(diào)制信號。通?？梢酝ㄟ^檢測突發(fā)信號的開關(guān)時間點(diǎn)，動態(tài)調(diào)整激勵信號。即通過GPIB讀出功率計(jì)的值，同時在突發(fā)信號上升沿讀出信號分析儀的功率值，然后調(diào)整輸出信號功率，但此種方式需要復(fù)雜的外部調(diào)度算法并且非常費(fèi)時。

　　三、針對WiMAX發(fā)射機(jī)功放的高精度低成本測試方案

　　特點(diǎn)：

　?。?） 序列測量功能降低發(fā)送控制命令的時間。針對±0.02 dB的功率校準(zhǔn)僅僅需要30ms，EVM測量僅僅需要20ms（移動WiMAX 調(diào)制波，10MHz帶寬）。

　?。?） 對于其它外部設(shè)備的控制，例如可編程電源、萬用表等，都可通過內(nèi)建外部宏功能集成到軟件控制序列。

　?。?） 在頻譜儀內(nèi)部的矢量信號源選件支持非外部控制的同步測量。

　?。?） 對組合參數(shù)的有效控制，簡單的系統(tǒng)配置即可支持研發(fā)和生產(chǎn)的各種有效數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)結(jié)果以CSV格式保存，使得用戶輕松創(chuàng)建各種數(shù)據(jù)。

　　目前支持的測試項(xiàng)

　　四、支持快速測試的序列法

　　通常，若通過PC控制獨(dú)立的信號源和頻譜儀，測試時需一條接一條的讀取并發(fā)送遠(yuǎn)程命令。命令交互會花費(fèi)大量的時間。通過使用MX26907A 功率測量軟件的序列測量功能，只通過一條遠(yuǎn)程命令，即可執(zhí)行預(yù)設(shè)置的測量序列，節(jié)約測量時間［圖3］。

圖3 高效的序列測量功能

　　五、使用外部宏功能的高速控制

　　對例如萬用表等外部設(shè)備的控制，可通過將控制命令集成到測量序列內(nèi)同時測量電流。

　　圖 4-1傳統(tǒng)測試方式與序列測量方式比較。

　　圖 4-2 測試方案。

圖4-1 高速的序列測量

圖4-2 高速序列測量方案

　　六、全功能的高速高精度發(fā)射機(jī)功放測量

　　帶功放測量軟件和MS2692A-002矢量信號源選件的MS269xA系列信號分析儀，能在不需要外部控制的條件下精確測量功率。這種高精度，高速的測量方案，以至于IC Testers 等專業(yè)測量方案都無法支持。［圖 5］

圖5通過完美的同步方式達(dá)到高速，高精度的測量

　　七、文件創(chuàng)建支持工具

　　默認(rèn)設(shè)置文件的創(chuàng)建支持Xls的宏功能，例如創(chuàng)建測量序列或參數(shù)文件，或者自動創(chuàng)建AM/PM與EVM曲線。［圖 6］

圖6參數(shù)文件設(shè)置輔助系統(tǒng)

　　八、總結(jié)

　　集成功放測量軟件的MS269X 系列頻譜儀能為客戶節(jié)約測量時間的同時改善測量精度，使用戶可以快速的建立和切換測試系統(tǒng)。更重要的是，與客戶已有的IC testers結(jié)合，MS269X可支持高性價比，快速，高精度的測量來削減成本。本測試方案也可支持諧波失真測量，在切換開關(guān)下具有小于-110 dBc的動態(tài)范圍。下一步，安立計(jì)劃支持更多的通信制式（調(diào)制波），以滿足當(dāng)前前端器件市場對高動態(tài)，高速IMD和3HD測量的需求。