Les signaux load pull modulés large bande tels que ceux utilisés dans les déploiements finaux fournissent des informations réelles sur la performance RF du terminal. Cependant, les amplificateurs RF se comportent différemment lorsque l'impédance change. Les amplificateurs RF se comportent différemment avec des impédances variables lorsqu'ils acheminent des signaux vers une antenne large bande et que leur comportement ne peut pas être prédit ou calculé.
Ne nombreux terminaux RF et amplificateurs RF au sein des systèmes de communications acheminent des signaux modulés large bande vers des systèmes d'antennes. Comme les terminaux sont utilisés sur une gamme de fréquence plus large avec plusieurs bandes de transmission, ils voient les variations des impédances comme des charges. De telles charges dispersives peuvent avoir un impact significatif sur le gain et la distorsion de l'amplificateur.
Solution load pull modulée à large bande utilisant l'oscilloscope haute performance R&S®RTP164B et le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A
Votre tâche
Les ingénieurs travaillant avec les amplificateurs de puissance RF veulent la meilleure performance d'appareil dans leur application cible. La plupart des systèmes RF sont nominalement des systèmes 50 Ω, mais l'impédance réelle pour le terminal RF peut grandement différer. Une antenne peut présenter des charges à un amplificateur sur une large gamme de fréquence. L'impédance vers l'amplificateur peut changer de manière significative d'en dessous de 20 Ω jusqu'au dessus de 100 Ω. Malheureusement, aucun modèle ne peut prédire les comportements du gain, de l'efficacité ou de la distorsion validés dans les indicateurs de performance essentiels (KPI), comme la magnitude de l'erreur vectorielle (EVM) ou la taux de fuite du canal adjacent (ACLR). La seule manière de savoir si un terminal RF peut faire face à une charge dispersive est de le tester.
Diagramme en blocs d'une configuration load pull de base passive vecteur / récepteur
Solution Rohde & Schwarz
Rohde & Schwarz utilise une approche unique pour le load pull modulé à large bande. Traditionnellement, les systèmes load pull utilisent un analyseur de réseaux vectoriels (VNA) plus des syntonisateurs mécaniques pour créer un système load pull passif qui présente différentes impédances à un transistor.
Ici, le VNA est remplacé par un générateur de signaux vectoriels et un analyseur de signaux vectoriels afin de prendre en charge divers signaux modulés et leur évaluation au sein de tests modulés avec différentes conditions de charge. Un syntonisateur est utilisé pour créer l'impédance désirée sur la sortie de l'appareil de test.
Configuration load pull modulé à large bande
L'approche a été utilisée et éprouvée depuis des années avec des signaux à bande étroite. Lorsque les bandes passantes de signaux augmentent, la réponse inhérente en fréquence du syntonisateur et le retard de groupe faussent les mesures et une approche différente est nécessaire.
Rohde & Schwarz a développé une solution qui utilise le concept d'un système load pull actif qui crée l'impédance désirée avec l'injection d'un signal actif sur la sortie du DUT et pas un syntonisateur mécanique. Le concept est illustré dans la figure “Wideband modulated load pull setup”.
La solution utilise un oscilloscope R&S®RTP avec quatre ports pour mesurer les ondes entrantes et retour sur l'entrée et la sortie du DUT. Les oscilloscopes R&S®RTP possèdent une synchronisation temporelle et de phase plus une bande passante d'enregistrement élevée. Le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A fournit un signal de test comme entrée sur l'appareil et le signal pour créer l'impédance désirée. Des conditions de temporisation et de phase stables et contrôlables par l'utilisateur entre les deux signaux sont très importantes. Le logiciel load pull modulé R&S®RTP-K98 contrôle la configuration entière et guide l'utilisateur à travers les calibrations et les mesures. De bons résultats ont été obtenus avec les coupleurs directionnels doubles Marki Microwave CD10-0106 sur l'entrée et la sortie du DUT.
La solution utilise un oscilloscope R&S®RTP avec quatre ports pour mesurer les ondes entrantes et retour sur l'entrée et la sortie du DUT. Les oscilloscopes R&S®RTP possèdent une synchronisation temporelle et de phase plus une bande passante d'enregistrement élevée. Le générateur de signaux vectoriels R&S®SMW200A fournit un signal de test comme entrée sur l'appareil et le signal pour créer l'impédance désirée. Des conditions de temporisation et de phase stables et contrôlables par l'utilisateur entre les deux signaux sont très importantes. Le logiciel load pull modulé R&S®RTP-K98 contrôle la configuration entière et guide l'utilisateur à travers les calibrations et les mesures. De bons résultats ont été obtenus avec les coupleurs directionnels doubles Marki Microwave CD10-0106 sur l'entrée et la sortie du DUT.
Configuration load pull modulée à large bande améliorée
Des DUT de puissances plus élevées et une gamme de réglage plus large nécessitent un amplificateur tel que l'amplificateur système R&S®SAM100 qui peut être mis en boucle afin d'accélérer le signal de réglage. Afin d'éviter un load pull indésirable sur l'amplificateur ou le générateur de signaux, un ou plusieurs circulateurs peuvent être ajoutés pour le découplage.
La bande passante du signal et la gamme de fréquence couverte sont uniquement limitées par la configuration de l'instrument. Jusqu'à 2 GHz de bande passante de signal peut être pris en charge, ce qui couvre les principaux systèmes de communications. La fréquence maximale de 8 GHz signifie que la bande FR1 est couverte jusqu'à 7,125 GHz pour les applications mobiles et Wi-Fi.
La puissance de sortie maximale, le gain, l'EVM ou l'ACLR peuvent directement être mesurés avec la forme d'onde b2 échantillonnée. Si le DUT a une performance très élevée, le signal b2 peut être séparé et un analyseur de signaux et spectre utilisé, tel que le R&S®FSVA3000 doté d'une gamme dynamique améliorée et d'excellentes capacités de mesure EVM.
Tracé de contour pour les rapports de puissance crête / moyenne (PAPR) comme une mesure pour la distorsion de modulation du DUT effectué par le R&S®RTP-K98
Application
Comme avec une mesure d'un analyseur de réseaux similaire, une calibration au niveau système est nécessaire pour régler un certain point sur le diagramme de Smith de manière précise et fiable. Tous les accessoires du système doivent être présents lors de la calibration, y compris l'amplificateur et les circulateurs, afin de régir leur influence. Le logiciel R&S®RTP-K98 guide le processus avec un affichage visuel montrant chaque étape de la calibration. La calibration suit une routine en deux étapes commençant avec une calibration à terminaison ouverte, court-circuit et adaptée (OSM) sur l'entrée du DUT, suivie par un transfert vers sa sortie en utilisant une terminaison connue.
Le signal de réglage devra être différent du signal d'entrée pour une précision accrue. Bien que cela puisse sembler contradictoire, l'explication est simple : Le terminal RF ajoute une distorsion au signal et le signal de sortie b2 diffère du signal d'entrée a1. Le signal de réglage a2 doit être le même que b2 pour la précision. L'application enregistre d'abord le signal de sortie du DUT b2 pour chaque point de fréquence et de niveau puis l'utilise comme signal de réglage a2 ce qui inclut la distorsion individuelle ajoutée par le DUT pour un scénario donné avant le réglage des différents points d'impédance.
Le logiciel d'application R&S®RTP-K98 fournit un seul réglage d'impédance pour un seul point vérifié ou, lorsqu'il est contrôlé depuis un programme utilisateur externe, dans une approche étape par étape. Un plan de balayage peut créer une séquence de mesure sur différentes impédances pour plusieurs fréquences et niveaux afin de créer des diagrammes de contour des KPI de l'appareil tels que le gain, la puissance de sortie maximale ou l'EVM. Puisque la variation d'impédance implique simplement un changement de la relation l'amplitude et la phase des deux canaux dans le générateur de signaux vectoriels, le réglage est très rapide.
Le rapport de test créé automatiquement contient tous les résultats. De plus, toutes les données de test peuvent être compilées dans des formats facilement accessibles tels que le CSV pour un post-traitement.
Une prédistorsion numérique (DPD) est disponible en mettant en boucle le logiciel de mesure d'amplificateur R&S®VSE-K18 avec le processus direct DPD pour l'oscilloscope R&S®RTP. L'utilisation d'une évaluation personnalisée, de signaux pré-distordus et externe, permet une DPD définie par l'utilisateur.
La solution intègre une extension puissante qui permet des impédances dispersives compensées pour un réalisme accru et de nouvelles applications potentielles. L'impédance d'une antenne est très dépendante de la fréquence. Des bandes passantes de signaux de 100 MHz et plus signifient que même dans la bande, cette variation ne peut plus être négligée. La solution peut utiliser un fichier S1P décrivant le comportement de l'antenne afin de proposer un scénario réaliste incluant une variation de fréquence. Deux fichiers S2P peuvent être compensés pour recréer un réseau adapté ou un filtre passe-bande. Tout en utilisant des fichiers S2P différents pour des réseaux d'adaptation différents, l'influence du réseau d'adaptation peut facilement être optimisée et sa conception adoptée dans un environnement de simulation pour une représentation S2P. Même des systèmes hybrides pourraient être assemblés tout en chargeant les données de réglage sous format d'un fichier S2P dans le logiciel R&S®RTP-K98 pour la compensation.
Enfin, cette solution basée sur oscilloscope peut être utilisée pour adapter un suivi d'enveloppe avec un second R&S®SMW200A, ainsi que des informations du domaine temporel à propos de la réponse du DUT.
La solution load pull modulée à large bande utilisant des instruments de laboratoire standard est une solution rapide, polyvalente et rentable pour un réglage d'impédance précis. La flexibilité des instruments permet une large couverture d'applications et de signaux.
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