数字调制系统中进行的高精确度非线性测量

2012-09-12 09:39:30来源: 21ic

如今的数字通信射频组件的设计活动越来越广泛,是伴随着日益增加的智能手机和无线互联网3G覆盖范围以及4G系统即将引入带来的持续压力。PA设计工程师面对的首要问题是功率所增加的效率(PAE),设计活动的前沿在于功率放大器(PA)的开发。高PAE意味着:" 基站天线覆盖面最大化,网络提供商的电费降低;" 移动设备的电池寿命增加;" 能够以更高的价格出售性能更高的器件,最终实现每晶圆片更高的收益回报。

数字调制方案(如PSK、QAM以及OFDM)可实现高峰均比(PAR)的调制射频载波。PA设计工程师必须考虑放大具有高PAR的通信信号的后果,同时保持线性和可接受的误差矢量幅值(EVM)率。线性矢量网络分析仪(VNA)提供关于线性条件下工作的功率放大器性能的基本信息。然而,当PA设计用于高功率级的压缩非线性工作时,VNA必须提供额外数据。

VNA能够测量主动和被动器件及系统的S参数。测量主动器件时,测量在线性增益小型信号器件上进行。测量小型信号放大器时,Anritsu(安立)的线性VectorStar VNA可提供内置功能,全面分析主动器件。表1概列了VectorStar MS4640A系列的性能。

非线性VNA的一个重要功能在于不仅可测量谐波含量,还可测量基频信号,提供性能数据,从而有助于实现最佳的非线性PA设计。此外,非线性分析的一个关键要素是负载牵引测量,尤其是谐波负载牵引的测量。负载牵引分析对于适当提升主动器件的性能十分必要。为优化非线性器件性能,提供给器件的匹配必须在基频和谐波频率方面均加以优化。

表1 VectorStar MS4640A系列性能

 

Anritsu/HFE 非线性 VectorStar VNA

VectorStar非线性系统提供可选被动或主动调谐器。主动调谐器的重要优势在于,能够对被测器件(DUT)提供全范围负载,确保最佳性能。这对于非线性器件尤为重要,因为很多级别的非线性运行要求谐波反射伽玛为 1,以实现最佳性能(图1)。

 

图 1 非线性VectorStar工作示意图

为什么选择非线性器件?

非线性功率放大器的设计从晶片级开始。片上器件最终嵌入一个50Ω系统。片上主动器件的输入阻抗并非50Ω,而大多数高功率器件的输出阻抗通常在1 到2Ω之间。为将片上器件的输入和输出转换至50Ω系统,需要一个匹配网络。由于器件谐波含量大,匹配网络必须包括基频和谐波频率组件的最佳匹配。提供关于相对于源和负载阻抗的器件性能的信息是非线性VNA测量系统的主要目标。因此,负载牵引流程是非线性测量系统的核心。

典型的负载牵引系统将耦合器定位于调谐器外部,监控器件随调谐器阻抗变化的功率输出。此方法要求预先校准调谐器。典型负载牵引设置的测量精度取决于校准后调谐器、电缆和接头的可重复性。这种传统配置内的调谐器由供应商提供的校准和控制软件进行控制,存在调谐器软件与非线性 VNA软件之间关系复杂的问题。由于很多器件需要进行大面积史密斯图表调谐,校准往往需要数小时。

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关键字:数字调制系统  高精确度  非线性测量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0912/article_5891.html
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