基于MS269X系列矢量信號分析儀的高頻器件測試技術

　　摘要：慮到當前的測試方案的缺點及降低測試成本兩方面的因素，安立公司基于MS269XA系列頻譜儀（帶MS269xA-20矢量信號源選件）開發了一種全新的測試方案，此方案與ICtesters具有相同的測試速度和精度。以下結合MX269074A功放測量軟件，通過MS269X系列頻譜儀測試WiMAX發射機功放來介紹此測量方案。
　　
　　一、無線數字設備發射機特性測試技術
　　
　　移動終端和個人電腦的無線數據功能已發展為多頻帶、多系統結構，導致對前端器件需求的迅速增加。目前，簡單易用、輕便及低成本終端已成為市場趨勢，由此引起市場對小巧、低成本且擁有更好性能的前端器件的需求迅速增加。
　　
　　發射機功放和開關器件是影響發射機性能的兩個關鍵前端器件。目前對這類器件的測試，可由信號源、頻譜儀等獨立的測量儀表組成測試方案，但由它們組成的測試方案進行測試時相當的費時。目前主流的測試方案是使用ICteSTer測試系統，此系統高速、但十分的昂貴。因此，在保證測試速度和精度的條件下降低測試成本成為器件測試行業首要考慮的問題。
　　
　　考慮到當前的測試方案的缺點及降低測試成本兩方面的因素，安立公司基于MS269XA系列頻譜儀（帶MS269xA-20矢量信號源選件）開發了一種全新的測試方案，此方案與ICtesters具有相同的測試速度和精度。以下結合MX269074A功放測量軟件，通過MS269X系列頻譜儀測試WiMAX發射機功放來介紹此測量方案。
　　
　　二、WiMAX發射機功放測試問題
　　
　　無線數字設備通過設計發射機功放來zui大化移動終端的電池時間。一般情況下，若控制功放工作在輸出功率的有效非線性區，總功率能夠被有效抑制，但此區域會帶來一定的信號失真。因此，需要在功放效率和失真之間尋找平衡。特別地，WiMAX技術中使用OFDM調制，功放工作在非線性區引起的相位延遲會惡化EVM指標。基于功放的這種特性，發射機放大器需要嚴格控制工作區，在產品規格所決定的功率區為每個測試項目做高精度功率校準。
　　
　　但是，在諸如EVM、ACP等測試例上，測試儀表功率校準可重復性的誤差將嚴重影響測量結果。如下圖所示：不同的功率校準精度導致不同的測量可重復性。
　　
　　［圖1］0.14，0.05，和0.03dB的功率校準范圍作為功放1dB壓縮點目標輸出功率精度，功率校準精度的增加，將會使EVM，ACP，和2HD可重復性相應增加。
　　
　　［圖2］功率校準誤差和相位延遲對EVM的影響比對其他指標的影響大。　　　　　　
　　因此對功放測試來講，功率校準是非常關鍵的因素。但是，在整個發射機功放測試過程中，優化、調整輸出功率需要耗費大量的時間。此外，由于發射機功放特性的影響，在非線性區使用調制波和CW波測試輸出功率時，即使輸入相同的功率也會得出不同的結果。此外，由于突發信號的開關特性，使得突發信號的總功率比CW波低，測試時不能忽略由此導致的不同測量結果。綜上，當調整WiMAX發射機功放工作點，使得功放在理想環境逼近于非線性區工作時，理想的激勵信號應該是突發方式的調制信號。通常可以通過檢測突發信號的開關時間點，動態調整激勵信號。即通過GPIB讀出功率計的值，同時在突發信號上升沿讀出信號分析儀的功率值，然后調整輸出信號功率，但此種方式需要復雜的外部調度算法并且非常費時。
　　
　　三、針對WiMAX發射機功放的高精度低成本測試方案
　　
　　特點：
　　
　　（1）序列測量功能降低發送控制命令的時間。針對±0.02dB的功率校準僅僅需要30ms，EVM測量僅僅需要20ms（移動WiMAX調制波，10MHz帶寬）。
　　
　　（2）對于其它外部設備的控制，例如可編程電源、萬用表等，都可通過內建外部宏功能集成到軟件控制序列。
　　
　　（3）在頻譜儀內部的矢量信號源選件支持非外部控制的同步測量。
　　
　　（4）對組合參數的有效控制，簡單的系統配置即可支持研發和生產的各種有效數據的采集。數據結果以CSV格式保存，使得用戶輕松創建各種數據。
　　
　　目前支持的測試項
　　
　　四、支持快速測試的序列法
　　
　　通常，若通過PC控制獨立的信號源和頻譜儀，測試時需一條接一條的讀取并發送遠程命令。命令交互會花費大量的時間。通過使用MX26907A功率測量軟件的序列測量功能，只通過一條遠程命令，即可執行預設置的測量序列，節約測量時間［圖3］。　　　　
　　五、使用外部宏功能的高速控制
　　
　　對例如萬用表等外部設備的控制，可通過將控制命令集成到測量序列內同時測量電流。　　　　　　　　　　
　　六、全功能的高速高精度發射機功放測量
　　
　　帶功放測量軟件和MS2692A-002矢量信號源選件的MS269xA系列信號分析儀，能在不需要外部控制的條件下測量功率。這種高精度，高速的測量方案，以至于ICTesters等專業測量方案都無法支持。［圖5］　　　　
　　七、文件創建支持工具
　　
　　默認設置文件的創建支持Xls的宏功能，例如創建測量序列或參數文件，或者自動創建AM/PM與EVM曲線。［圖6］　　　　
　　八、總結
　　
　　集成功放測量軟件的MS269X系列頻譜儀能為客戶節約測量時間的同時改善測量精度，使用戶可以快速的建立和切換測試系統。更重要的是，與客戶已有的ICtesters結合，MS269X可支持高性價比，快速，高精度的測量來削減成本。本測試方案也可支持諧波失真測量，在切換開關下具有小于-110dBc的動態范圍。下一步，安立計劃支持更多的通信制式（調制波），以滿足當前前端器件市場對高動態，高速IMD和3HD測量的需求。