Verificación de amplificadores de potencia de banda ancha

El ancho de banda requerido para los amplificadores de potencia aumenta con el reciente progreso en el ámbito del 5G y de los satélites.
En el caso ideal, los amplificadores admiten varios anchos de banda. Con ello, el ancho de banda adquiere más importancia que nunca.

El equipo ideal para verificar amplificadores de potencia de banda ancha: R&S®SMW200A y R&S®FSW
El equipo ideal para verificar amplificadores de potencia de banda ancha: R&S®SMW200A y R&S®FSW

Su misión

El desarrollo de un amplificador de potencia de banda ancha es una tarea multidimensional. El objetivo es cumplir los criterios típicos de rendimiento, como linealidad en las bandas de frecuencia y los niveles de potencia requeridos, y al mismo tiempo optimizar la eficiencia. La magnitud del vector de error, así como la distorsión AM/AM y AM/PM son parámetros esenciales para las señales de banda ancha. Hay casos en los que un cliente interno o externo proporciona la señal de prueba sin especificación, lo que convierte la demodulación en todo un desafío. Para lograr la máxima eficiencia, el punto de operación del amplificador está cercano a su compresión.
Como consecuencia, su rendimiento es en gran medida no lineal. La predistorsión digital (DPD) ayuda a linealizar el rendimiento con el nivel del sistema. Para verificar el amplificador se necesita una herramienta DPD fácil de manejar.

Configuración del test
Configuración del test
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Solución de Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz ha desarrollado una solución de bucle cerrado para comprobar amplificadores de banda ancha compuesta por el generador vectorial de señales R&S®SMW200A y el analizador de señal y espectro R&S®FSW. Esta configuración mixta admite anchos de banda de RF de hasta 2 GHz y frecuencias de RF de hasta 44 GHz.

La opción para medidas de amplificador R&S®FSW-K18 es una aplicación específica que controla el generador de señales y facilita una configuración sencilla y con sincronización automática.
La opción R&S®FSW-K18 ofrece todas las funciones esenciales necesarias para la caracterización del amplificador. Permite comprobar en detalle las fuentes de la degradación de la señal derivadas de no linealidad, la respuesta en frecuencia y la relación señal/ruido. Con una medida de RF se pueden derivar muchas características como magnitud del vector de error, relación de potencia de canal adyacente, AM/AM y AM/PM, ganancia y compresión de ganancia.

El enfoque exclusivo de la opción R&S®FSW-K18 permite utilizar cualquier forma de onda de prueba para derivar la magnitud del vector de error, independientemente del estándar e incluso si el usuario no conoce el tipo de señal o la estructura, como es el caso cuando un cliente final aporta la forma de onda de prueba deseada. El secreto: R&S®FSW-K18 compara la señal recibida con la señal de referencia enviada por el generador vectorial de señales.

Generalmente, la mayoría de los amplificadores operan al límite de su compresión en un modo altamente no lineal para mejorar la eficiencia. El método exclusivo para la magnitud del vector de error de la opción R&S®FSW-K18 alcanza resultados de EVM más precisos que los métodos de demodulación convencionales.

En 5G, las relaciones pico a promedio son muy elevadas debido a la estructura de la señal. Habitualmente se utiliza en las instalaciones la reducción del factor cresta para mejorar la eficiencia de los amplificadores. La opción R&S®SMW-K548 del generador vectorial de señales permite manipular la señal para mostrar un factor cresta deseado, y aplica un filtrado de señal adicional.

Aplicación para medidas de amplificadores R&S®FSW-K18
Aplicación para medidas de amplificadores R&S®FSW-K18
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La opción R&S®FSW-K18, en combinación con la opción de medida de predistorsión digital directa R&S®FSW-K18D, ofrece dos predistorsiones digitales:

  • R&S®FSW-K18 incorpora un modelo basado en polinomios que optimiza el comportamiento de AM/AM y AM/PM del amplificador. Para acelerar las rutinas de prueba, el generador de señales aplica el modelo DPD directamente a la señal en tiempo real sin recalcular la forma de onda. Esto resulta conveniente para amplificadores móviles o front-ends integrados.
  • La opción R&S®FSW-K18D como complemento ejecuta la predistorsión digital directamente para evaluar la capacidad de linealización de los dispositivos. También incluye efectos de memoria y otras no linealidades. Esto resulta de gran importancia para aplicaciones de infraestructura y de satélites, especialmente con las últimas tecnologías de GaN. La predistorsión digital directa no está basada en un polinomio. Ejecuta la predistorsión digital directa y compensa de forma reiterativa la respuesta en frecuencia y el rendimiento espectral. Está disponible un conjunto de herramientas MATLAB® para derivar un modelo de los resultados de la R&S®FSW-K18D en una nota de aplicación gratuita.
Resultados con DPD directa
Resultados con DPD directa
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La opción R&S®FSW-K18F examina los detalles de los efectos de memoria y proporciona información detallada de la respuesta en frecuencia y del retardo de grupo de un dispositivo. La respuesta en frecuencia muestra la respuesta de canal en magnitud y fase frente a la señal de referencia. El retardo de grupo aporta información sobre el retardo de tiempo a lo largo del ancho de banda utilizado.

Para simplificar la caracterización a lo largo del rango de frecuencias y potencias, la opción R&S®FSW-K18 ofrece un barrido de parámetros automático, que controla el barrido del generador de señales abarcando un rango de barrido definido por el usuario y ejecuta las medidas deseadas en cada punto de barrido. Los resultados se visualizan en gráficos 3D que permiten comprobar rápidamente los datos adquiridos. Todos los resultados están naturalmente disponibles para el análisis en detalles y la extracción remota.

Medidas de respuesta en frecuencia y de retardo de grupo
Medidas de respuesta en frecuencia y de retardo de grupo
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Resumen

La aplicación de medida de amplificadores de Rohde & Schwarz ofrece un conjunto de herramientas fácil de manejar con todas las medidas importantes para caracterizar amplificadores de banda ancha. Permite comprobar en detalle las no linealidades, ofrece mejoras con soluciones de predistorsión digital integradas y funciona con cualquier señal de prueba para obtener resultados de rendimiento de magnitud del vector de error.

Visualización de resultados de barrido de parámetros automático
Visualización de resultados de barrido de parámetros automático

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