Проверка интегральных схем формирователей диаграммы направленности для фазированных антенных решеток

Измерительная задача

Формирование лучей с использованием фазированных антенных решеток является широко распространенной технологией, используемой для радиолокационного оборудования в аэрокосмической и оборонной промышленности. Формирование луча фазированной антенной решеткой становится стандартной концепцией для спутниковой связи и 5G NR.

По мере повышения несущих частот габариты антенных элементов становятся все меньше, что приводит к сокращению места для фидерных цепей и уменьшению размеров элементов в целом. Для сужения луча ДН увеличивается количество антенных элементов в фазированной антенной системе. Повышенное внимание уделяется стоимости и размерам элементного фидера.

Встроенные интегральные схемы формирования ВЧ-излучения включают в себя корректировку фазы и коэффициента усиления для каждого тракта, а также возможности усиления для каналов передачи и приема.

Такие интегральные схемы формирователей лучей поддерживают не менее четырех антенных элементов от одного входного сигнала. Для исчерпывающего определения характеристик и калибровки требуется одновременная оценка всех портов.

Решение компании Rohde & Schwarz

Идеальным инструментом для выполнения этого требования является полноценный многопортовый векторный анализатор цепей (ВАЦ). Параллельное подключение ко всем ВЧ-портам интегральной схемы формирователя луча обеспечивает быструю направленную оценку всех отдельно взятых каналов и относительного поведения интегральной схемы формирователя луча. Одновременное измерение с помощью 24 портов позволяет детально определять все характеристики интегральной схемы формирования луча и отслеживать эффекты взаимной корреляции наряду с контролем всех антенных подключений.

Для систем с формированием лучей необходимо точно контролировать фазу каждого тракта. Фазовращатели высокого разрешения, интегрированные в ИУ, обеспечивают снижение разрешения до нескольких градусов с целью точного управления лучом. За счет корректировки уровня для каждого тракта возможно снижение уровня боковых лепестков формируемого луча. Высокопроизводительный ВАЦ позволяет с очень высокой точностью измерять абсолютные и относительные значения фазы и уровня. Проверка согласования импедансов для интегральной схемы формирователя луча по отношению к антенне является стандартной задачей для ВАЦ.

Как правильно, тракты передачи и приема испытываются отдельно. В обе процедуры входит корректировка фазы и уровня для управления лучом. Тракт приема включает в себя малошумящий усилитель (LNA), тракт передачи выходного усилителя ВЧ-мощности, который может работать в качестве конечного каскада или генератора сигналов для дополнительных внешних усилителей мощности. Начальные испытания для определения линейного диапазона, точки сжатия и интермодуляции с использованием двух тональных сигналов идеально выполняются с помощью обычной испытательной платформы.

ВАЦ позволяет определять характеристики каждого функционального блока интегральной схемы формирователя луча, начиная от коммутаторов и заканчивая усилителями. Линейность и стабильность фазы и уровня необходимы для обеспечения стабильного и надежного формирования луча. Чтобы компенсировать, например, воздействие температуры, определяются характеристики ИУ при различных условиях, в результате чего формируются калибровочные данные, используемые в конечном приложении в виде справочных таблиц.

Особая необходимость в широкополосных модулированных сигналах, например, для 5G NR и спутниковой связи

Для обеспечения удовлетворенности пользователей качество сигнала должно соответствовать требованиям в соответствии со стандартом. Встроенные усилители должны соответствовать требованиям по EVM и ACLR для обеспечения передачи данных с низким коэффициентом битовых ошибок.

Компания Rohde & Schwarz предлагает высокоэффективное широкополосное испытательное решение с покрытием миллиметровых диапазонов (в том числе диапазонов 5G) для определения характеристик встроенных усилителей.