R&S®ZVA-K9을 이용해 LO 접속 없이 group delay 측정

목표

믹서는 microwave 대역에서 사용하는 수신기과 송신기의 기본 구성 요소 중 하나입니다. 믹서가 기반이 되는 수신 또는 송신 시스템은 믹서의 진폭, 그룹 딜레이, 위상 응답을 적절히 관리해야 합니다. 무선 및 위성 통신 시스템에서 데이터 전송 중 낮은 BER(Bit Error Rate, 비트 에러율)을 유지하고 감시 시스템의 위상 배열 안테나 모듈에서 높은 타겟 분해능을 유지하기 위해서는 특히 선형 위상과 일정한 group delay가 필수적입니다.

가장 핵심적인 측정은 주파수 변환기의 상대적 또는 절대적 group delay 측정입니다. 로컬 오실레이터에 접속할 수 있을 경우 레퍼런스 믹서 기법을 사용하여 group delay 및 상대적 위상을 측정할 수 있습니다. 하지만 통합화, 소형화가 증가함에 따라 LO(Local Oscillator, 로컬 오실레이터)와 일반 기준 주파수 신호에 접속할 수 없는 경우가 나타나고 있습니다.

T&M 솔루션

로데슈바르즈는 이러한 애플리케이션에 대응하는 새로운 기법을 개발했습니다. 2-tone 자극 신호를 사용하는 R&S®ZVAVector Network Analyzer는 DUT(Device under Test)의 입력과 출력에서 두 신호의 위상차를 측정할 수 있습니다. Group delay는 기존 S-파라미터 기법과 유사한 방법으로 위상차와 주파수 오프셋으로 계산합니다. 두 신호 간 주파수 오프셋 Δf는 간격입니다. 로데슈바르즈는 주파수가 다른 두 신호 간 위상을 측정하기 위해 R&S®ZVA내에 자체 개발한 프런트엔드를 탑재했습니다.

ADC에서 각 수신기(ax 또는 bx)로 신호가 전달되면서 디지털 믹서 단계에서 디지털 로컬 오실레이터(NCO 1/2)에 의해 DC로 다운컨버전된 다음 디지털 방식으로 필터링됩니다. 각 수신기에는 두 개의 독립적인 디지털 처리 경로가 있으며, 이러한 경로의 두 NCO는 2-tone 자극 신호의 두 RF 신호와 같은 오프셋을 나타냅니다. 각 수신기 프런트엔드에서는 두 신호의 위상 관계를 확인해 group delay 계산에 사용할 수 있습니다. 신호의 위상차를 계산할 경우 DUT 내부 LO의 주파수 및 위상 편차가 취소되므로 이 방법은 알 수 없거나 불안정한 LO를 가진 DUT의 주파수 변환에 가장 적합합니다.

Group delay 이외에, R&S®ZVA는 group delay를 적분하여 선형 위상의 상대적 위상 및 편차를 계산하며 group delay를 미분하여 group delay의 미분값을 계산합니다.

설정 및 교정

로데슈바르즈의 R&S®ZVA-K9Embedded LO Mixer Delay Measurements 옵션은 4포트 R&S®ZVA를 사용해 간단히 셋업할 수 있습니다. 이 옵션은 포트 3의 내부 커플러를 컴바이너로 사용하여 포트 1에서 2-tone 신호를 직접 제공합니다. 포트 1과 2를 through 방식으로 연결하고 케이블을 표준 S-파라미터와 같은 방식으로 정규화하여 전체 측정을 손쉽게 교정할 수 있습니다. 따라서 교정 믹서가 필요하지 않습니다.

요약

대부분의 경우에는 DUT에 매우 안정적인 내부 LO가 있을 때에만 LO 접속 없이 주파수 변환 기기에서 group delay 및 상대적 위상 측정이 가능했었습니다. 또한 드리프트, 위상 노이즈 또는 주파수 변조로 인한 위상 및 주파수 편이로 인해 사용 가능한 방식의 정확성이 크게 제한되었습니다. 로데슈바르즈의 2톤 기법은 이러한 제한을 모두 극복합니다. 간단히 through 연결만 필요한 교정에서는 측정 셋업을 매우 간단하게 설정할 수 있습니다.