基于MS269X系列矢量信號分析儀的高頻器件測試技術(shù)

　　一、無(wú)線(xiàn)數字設備發(fā)射機特性測試技術(shù)

　　移動(dòng)終端和個(gè)人電腦的無(wú)線(xiàn)數據功能已發(fā)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(jiǎn)單易用、輕便及低成本終端已成為市場(chǎng)趨勢，由此引起市場(chǎng)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(fā)射機功放和開(kāi)關(guān)器件是影響發(fā)射機性能的兩個(gè)關(guān)鍵前端器件。目前對這類(lèi)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(jìn)行測試時(shí)相當的費時(shí)。目前主流的測試方案是使用IC teSTer測試系統，此系統高速、高效但十分的昂貴。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(yè)首要考慮的問(wèn)題。

　　考慮到當前的測試方案的缺點(diǎn)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(kāi)發(fā)了一種全新的測試方案，此方案與IC testers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(guò)MS269X系列頻譜儀測試WiMAX 發(fā)射機功放來(lái)介紹此測量方案。

　　二、WiMAX 發(fā)射機功放測試問(wèn)題

　　無(wú)線(xiàn)數字設備通過(guò)設計發(fā)射機功放來(lái)最大化移動(dòng)終端的電池時(shí)間。一般情況下，若控制功放工作在輸出功率的有效非線(xiàn)性區，總功率能夠被有效抑制，但此區域會(huì )帶來(lái)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(shù)中使用OFDM調制，功放工作在非線(xiàn)性區引起的相位延遲會(huì )惡化EVM指標?；诠Ψ诺倪@種特性，發(fā)射機放大器需要嚴格控制工作區，在產(chǎn)品規格所決定的功率區為每個(gè)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。

　?。蹐D 1］0.14， 0.05， 和0.03 dB的功率校準范圍作為功放1dB壓縮點(diǎn)目標輸出功率精度，功率校準精度的增加，將會(huì )使EVM，ACP，和2HD可重復性相應增加。

　?。蹐D 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。

圖 1：驗證電路

圖2 由于功率校正不同引起的可重復性結果

　　因此對功放測試來(lái)講，功率校準是非常關(guān)鍵的因素。但是，在整個(gè)發(fā)射機功放測試過(guò)程中，優(yōu)化、調整輸出功率需要耗費大量的時(shí)間。此外，由于發(fā)射機功放特性的影響，在非線(xiàn)性區使用調制波和CW波測試輸出功率時(shí)，即使輸入相同的功率也會(huì )得出不同的結果。此外，由于突發(fā)信號的開(kāi)關(guān)特性，使得突發(fā)信號的總功率比CW波低，測試時(shí)不能忽略由此導致的不同測量結果。綜上，當調整WiMAX發(fā)射機功放工作點(diǎn)，使得功放在理想環(huán)境逼近于非線(xiàn)性區工作時(shí)，理想的激勵信號應該是突發(fā)方式的調制信號。通?？梢酝ㄟ^(guò)檢測突發(fā)信號的開(kāi)關(guān)時(shí)間點(diǎn)，動(dòng)態(tài)調整激勵信號。即通過(guò)GPIB讀出功率計的值，同時(shí)在突發(fā)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(shí)。

　　三、針對WiMAX發(fā)射機功放的高精度低成本測試方案

　　特點(diǎn)：

　?。?） 序列測量功能降低發(fā)送控制命令的時(shí)間。針對±0.02 dB的功率校準僅僅需要30ms，EVM測量?jì)H僅需要20ms（移動(dòng)WiMAX 調制波，10MHz帶寬）。

　?。?） 對于其它外部設備的控制，例如可編程電源、萬(wàn)用表等，都可通過(guò)內建外部宏功能集成到軟件控制序列。

　?。?） 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。

　?。?） 對組合參數的有效控制，簡(jiǎn)單的系統配置即可支持研發(fā)和生產(chǎn)的各種有效數據的采集。數據結果以CSV格式保存，使得用戶(hù)輕松創(chuàng )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(guò)PC控制獨立的信號源和頻譜儀，測試時(shí)需一條接一條的讀取并發(fā)送遠程命令。命令交互會(huì )花費大量的時(shí)間。通過(guò)使用MX26907A 功率測量軟件的序列測量功能，只通過(guò)一條遠程命令，即可執行預設置的測量序列，節約測量時(shí)間［圖3］。

圖3 高效的序列測量功能

　　五、使用外部宏功能的高速控制

　　對例如萬(wàn)用表等外部設備的控制，可通過(guò)將控制命令集成到測量序列內同時(shí)測量電流。

　　圖 4-1傳統測試方式與序列測量方式比較。

　　圖 4-2 測試方案。

圖4-1 高速的序列測量

圖4-2 高速序列測量方案

　　六、全功能的高速高精度發(fā)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精確測量功率。這種高精度，高速的測量方案，以至于IC Testers 等專(zhuān)業(yè)測量方案都無(wú)法支持。［圖 5］

圖5通過(guò)完美的同步方式達到高速，高精度的測量

　　七、文件創(chuàng )建支持工具

　　默認設置文件的創(chuàng )建支持Xls的宏功能，例如創(chuàng )建測量序列或參數文件，或者自動(dòng)創(chuàng )建AM/PM與EVM曲線(xiàn)。［圖 6］

圖6參數文件設置輔助系統

　　八、總結

　　集成功放測量軟件的MS269X 系列頻譜儀能為客戶(hù)節約測量時(shí)間的同時(shí)改善測量精度，使用戶(hù)可以快速的建立和切換測試系統。更重要的是，與客戶(hù)已有的IC testers結合，MS269X可支持高性?xún)r(jià)比，快速，高精度的測量來(lái)削減成本。本測試方案也可支持諧波失真測量，在切換開(kāi)關(guān)下具有小于-110 dBc的動(dòng)態(tài)范圍。下一步，安立計劃支持更多的通信制式（調制波），以滿(mǎn)足當前前端器件市場(chǎng)對高動(dòng)態(tài)，高速I(mǎi)MD和3HD測量的需求。