Проверка широкополосных усилителей мощности

Задача

Разработка широкополосного усилителя мощности — комплексная задача. Необходимо подтвердить типичные критерии производительности, например по линейности в заданных частотных диапазонах и требуемым уровням мощности наряду с оптимизацией эффективности. Искажения EVM, AM/AM и AM/ФМ — критически важные параметры для широкополосных сигналов. Иногда внутренний или внешний заказчик предоставляет испытательный сигнал без описания, что делает демодуляцию проблемной операцией. Для достижения максимальной эффективности рабочая точка усилителя должна находиться рядом с точкой его компрессии.
Это делает его характеристики существенно нелинейными. Цифровые предыскажения (DPD) помогают линеаризовать характеристики на системном уровне. Для проверки усилителя необходим удобный инструмент DPD.

Решение от Rohde & Schwarz

Компания Rohde & Schwarz разработала решение с обратной связью для испытаний широкополосных усилителей с помощью векторного генератора сигналов R&S®SMW200A и анализатора сигналов и спектра R&S®FSW. Эта комбинированная схема поддерживает ВЧ-полосы пропускания до 2 ГГц и ВЧ-частоты до 44 ГГц.

Опция измерения параметров усилителей R&S®FSW-K18 — это специализированная испытательная система, которая управляет генератором сигналов и предоставляет удобную и автоматически синхронизируемую схему.
В опции R&S®FSW-K18 есть все ключевые функции, необходимые для определения характеристик усилителей. Таким образом можно анализировать причины ухудшения качества сигнала из-за нелинейности, частотной характеристики и соотношения сигнал/шум. Одно ВЧ-измерение позволяет получить множество характеристик, таких как EVM, ACLR, АМ/АМ и АМ/ФМ, коэффициент усиления и амплитудные искажения.

Уникальная концепция опции R&S®FSW-K18 позволяет использовать любой испытательный сигнал для определения EVM независимо от стандарта, даже если пользователь не знает структуру или тип сигнала, например когда необходимый испытательный сигнал предоставляется конечным заказчиком. Вот в чем секрет: R&S®FSW-K18 сравнивает принятый сигнал с опорным сигналом, который отправлен векторным генератором сигналов.

Большинство усилителей работают рядом с точками их компрессии в существенно нелинейном режиме для повышения эффективности. Уникальный метод оценки EVM в R&S®FSW-K18 обеспечивает более точные результаты по EVM по сравнению со стандартными технологиями демодуляции.

В технологии 5G отношения пикового уровня мощности сигнала к среднему очень высоки из-за структуры сигнала. Снижение коэффициента амплитуды обычно используется в системах для повышения эффективности усилителей. Опция R&S®SMW-K548 в векторном генераторе сигналов дает возможность манипулировать сигналом для отображения необходимого коэффициента амплитуды и применять дополнительную фильтрацию сигналов.

Опция R&S®FSW-K18 в сочетании с опцией измерения прямых предыскажений R&S®FSW-K18D поддерживает две схемы цифровых предыскажений:

• R&S®FSW-K18 поставляется с моделью на базе полинома, которая оптимизирует режим АМ/АМ и АМ/ФМ усилителя. Для ускорения процедур испытаний генератор сигналов применяет модель DPD прямо к сигналу в реальном масштабе времени без какого-либо пересчета сигналов. Это хорошо работает для мобильных усилителей или встроенных входных каскадов.
• Опция R&S®FSW-K18D в качестве дополнения формирует прямые предыскажения для оценки линеаризуемости устройств. В том числе оцениваются эффекты памяти и другие нелинейности. Это очень важно для инфраструктуры и спутниковых систем, особенно с последними технологиями GaN. Прямые предыскажения не базируются на полиноме. Выполняются прямые цифровые предыскажения и итеративная компенсация частотной характеристики и спектральных характеристик. В руководстве по применению описан комплект инструментов MATLAB® для получения модели по результатам R&S®FSW-K18D.

Опция R&S®FSW-K18F детально оценивает эффекты памяти и обеспечивает анализ частотной характеристики и времени групповой задержки устройства. В качестве частотной характеристики отображается амплитудно-фазовая частотная характеристика в зависимости от опорного сигнала. Время групповой задержки предоставляет информацию по временной задержке для используемой полосы пропускания.

Для упрощения определения характеристик в зависимости от частоты и диапазона мощности опция R&S®FSW-K18 обеспечивает автоматизированную вариацию параметров, управляет свипированием генератора сигналов в пользовательском диапазоне развертки и выполняет необходимые измерения в каждой точке развертки. Результаты отображаются на трехмерном графике, что дает возможность получить быстрый обзор собранных данных. Все результаты доступны для детального изучения и удаленной экстракции.

Заключение

В приложении для измерения параметров усилителей от компании Rohde & Schwarz собран удобный комплект инструментов для поддержки всех необходимых измерений при определении характеристик широкополосных усилителей. Это решение дает возможность детально анализировать нелинейности и улучшения с помощью встроенных решений прямых предыскажений и подходит для любого испытательного сигнала с предоставлением результатов по оценке EVM.