channel power ratio),
channel power ratio), and noise are important performance metrics for digital communication systems that use, for example, WCDMA (wideband code division multiple access) modulation. ACPR and AltCPR are both measures of spectral regrowth. The power in the WCDMA carrier is measured using a 5MHz measurement bandwidth; see Figure 1. In the case of ACPR, the total power Messtechnik in a 3.84MHz bandwidth centered at 5MHz (the carrier spacing) away from the center of the outermost carrier is measured and compared to the carrier power. The result is expressed in dBc. For AltCPR, the procedure is the same, except we center the measurement 10MHz away from the center of the outermost carrier. shown in Figure 2. The DUT (device under test) is the LT5528, which is a high linearity direct I/Q modulator. It accepts WCDMA modulation at the baseband inputs, and generates a WCDMA modulated signal at the RF output. Note that a free running RF generator provides the LO signal. This type of generator is used because of its superior noise performance. This is critical, as a noisy LO signal may corrupt the modulator output, and consequently the ACPR measurement. For the generator shown, the automatic level control must be switched off to avoid degrading its broadband noise floor. Also, the operating frequency can drift slightly, so manual frequency correction could be needed. Wichtige Messungen in digitalen Funksystemen , LTC and LT are registered trademarks of Linear Technology Corporation. 1 TO 4 CARRIERS 3.84MHz WIDE SPACED 5MHz APART All other trademarks are the property of their respective owners. 0 MHz 3.08MHz TO 6.92MHz: –45dBc/30kHz 5 MHz 8.08MHz TO 11.92MHz: –50dBc/30kHz 10 MHz FREQUENCY gemessen (Bild 1). Im Fall von ACPR wird die gesamte Leistung in einer Bandbreite von 3,84 MHz mit 5 MHz Abstand (dem Trägerabstad) von der Mittenfrequenz des äußersten Trägers gemessen. Das Messergebnis wird mit dem Träger verglichen und in dBc (dB, bezogen auf den Träger) ausgedrückt. Für AltCPR geht man ebenso vor, allerdings mit 10 MHz Abstand zum äußersten Träger. Figure 1. WCDMA ACPR Limits, Per 3GPP TS 25.104, Section 6.6.2.2.1 Messaufbau Bild 1: WCDMA-ACPR-Limits gemäß 3GPP TS 25.104, Section Bild 2 zeigt den Messaufbau 6.6.2.2.1 AN99-1 zur Ermittlung von ACPR und AltCPR. Als DUT wird hier Drei Messungen sind in modernen digitalen Kommunikasetzt, ein hochlinearer Direkt- beispielhaft der LT5528 eingetionssystemen, die z.B. mit I/Q-Modulator. Er akzeptiert WCDMA-Modulation arbeiten, von besonderer Bedeutung: nen Basisband-Eingängen BBxx WCDMA-Modulation an sei- ACPR (Adjacent Channel Power und generiert ein WCDMAmoduliertes Signal am Ausgang Ratio), AltCPR (Alternate Channel Power Ratio) und Rauschen. RF OUT. Dieser Beitrag zeigt Messungen die als Beispiel an einem Direkt- Ein freilaufender HF-Generator I/Q-Modulators LT5528 vorgenommen wurden. gewählt, da er ein sehr gerin- erzeugt das LO-Signal. Er wurde ges Eigenrauschen produziert. Unter auszugsweiser Einführung Dies ist hier wichtig, denn ein Verwendung der Application verrauschtes LO-Signal kann Note 99 “ LT5528 WCDMA, ACPR und AltCPR sind beides Rauschen am Modulatorausgang hervorrufen und somit die ACPR, AltCPR and Noise Messwerte für die unerwünschte Measurements“ spektrale Verbreiterung eines ACPR-Messung beeinträchtigen. Im Falle des vorgeschlage- Doug Stuetzle Signals in einem System. Die Linear Technology, Leistung des WCDMA-Trägers nen Generators HP8616A muss www.linear.com wird mit 5 MHz Bandbreite die ALC ausgeschaltet sein, um Application Note 99 das breitbandige Eigenrauschen möglichst gering zu halten. Der Spektrumanalysator benötigt einen hohen Dynamikbereich. Das bedeutet einen großen Intercept-Punkt dritter Ordnung (IP3) und einen geringen Rauschflur. Der FSEM30 erfüllt diese Bedingungen. Filter verbessern Performance Im Allgemeinen ist die Basisbandquelle nicht ideal. Spektrale Unreinheiten und Rauschen verfälschen die Anzeige des Messergebnisses. Die Tiefpässe in der I- und Q-Leitung bewirken hier eine Verbesserung. Damit sind realistische Messergebnisse möglich. Folgende Typen von TTE Engineering sind empfehlenswert: • Einkanal-ACPR-Messung: LE1182 2.5M-50-720B Unterdrückung bei 2,6 MHz >. 20 dB, bei 3,08 MHz >80 dB • Zweikanal-ACPR-Messung: LE1182 5M-50-720B Unterdrückung bei 5,2 MHz > 20 dB, bei 8,08 MHz >. 80 dB) • Vierkanal-ACPR-Messung: LE1182 10M-50-720B Unterdrückung bei 10,4 I-DAC TTE LE1182 I ATT BALUN BOARD MINI-CIRCUITS AD T2-1T BBIP V CC EN V CC LT5528 5V POWER SUPPLY Q-DAC AGILENT E4436B W-CDMA EXTENSION TTE LE1182 Q 1dB STEPS ATT 1dB STEPS BALUN BOARD MINI-CIRCUITS AD T2-1T BBIM BBQP BBQM V2I I-CHANNEL 0° 90° Q-CHANNEL V2I GND LO IN HP8616A SIGNAL GENERATOR BALUN LO = 1.8GHz TO 2.2GHz, 0dBm RF OUT RF = 1.8GHz TO 2.2GHz SPECTRUM ANALYZER FSEM30 ROHDE AND SCHWARZ PC HPIB AN99 F02 Figure 2. ACPR Measurement Setup Bild 2: Konfiguration zur ACPR-Messung The spectrum analyzer must have a wide dynamic range. An accurate measurement of the spectral regrowth of a 10That means a high input 3rd order intercept point, and a highly linear device such as the LT5528 is difficult hf-praxis because 1/2012 low noise floor. The analyzer shown in Figure 2 meets both its dynamic range may rival that of the measurement
ighly linear device such as the LT5528 is difficult because ts dynamic range may rival that of the measurement quipment. Because of this, it is important to account for he noise of the measurement system; i.e., the spectrum nalyzer. Refer to Figure 3. POWER IN 30kHz BW (dBm) –30 –40 –50 –60 –70 –80 –90 –100 –110 –120 2.1275 SPECTRUM ANALYZER MHz > 20 dB, bei 13,08 MHz >. 80 dB) Dennoch bleibt die Messung der spektralen Eigenschaften eines hochlinearen Bauteils wie des LT5528 schwierig, denn dessen Dynamikbereich kann leicht mit dem des Mess-Equipments konkurrieren. Daher ist die Berücksichtigung des Rauschens des Messsystems sehr wichtig (Bild 3). Man misst zunächst den Rauschflur des Spektrumanalysators bei 50-Ohm-Abschluss. Dabei NOISE FLOOR NOISE CORRECTED 2.1325 2.1375 2.1425 2.147.5 2.1525 RF FREQUENCY (GHz) AN99 F03 Bild 3: ACPR-Spektrum eines einzelnen WCDMA-Trägers Figure 3. ACPR Spectrum for a Single Carrier WCDMA Signal sollte die Abschwächung auf 0 dB gestellt werden. Dann ist der Eingangs-IP3 des Messsystems minimal, aber auch das Eigenrauschen. In 30 kHz Bandbreite beträgt z.B. das Rauschmaß 24 dB. o do Geringes this, first measure the noise floor of the spectrum nalyzer Eigenrauschen with a 50Ω input wichtigtermination. The input attenuaion of the analyzer should be set to 0dB. This will minimize he input 3rd order intercept point of the measurement ystem, as well as the noise figure. A 30kHz resolution andwidth is used because the spectrum analyzer shown as the lowest noise figure (about 24dB) at that resolution andwidth. This spectrum analyzer includes an RMS isplay detector mode, which is specifically designed to Der genannte Spektrumanalysator bietet einen RMS-Display- Anzeigemodus, der extra dafür geschaffen wurde, verrauschte Signale besser messen zu können. Bei Geräten, die daüber nicht verfügen, ist es wichtig, die Videobandbreite mindestens dreifach höher als die Auflösungsbandbreite zu wählen. Hier wird man also 100 kHz wählen. Andererseits wird die Anzeige verfälscht. Weiterhin muss die Sweep-Zeit um den Faktor 10 oder ähnlich vergrößert werden, um der höheren Anzahl von Samples in diesem Modus zu entsprechen. Eine Video-Mittelwertbildung hilft, das Ergebnis zu glätten; 100 Mittelwerte führen zu einem guten Resultat. Die Channel Power Utiltity des Analyzers wird dazu genutzt, die gesamte Leistung in 3,84 MHz Bandbreite zu messen. Zum Messergebnis: ACPR bzw. AltCPR entsprechen der Differenz zwischen der Signalleistung und dem durch Nichtlinearitäten verursachten „spektralen Nachwachsen“ des Signals (Spectral Regrowth) in dBc., also einer unerwünschten spektralen Verbreiterung. Der hier vorgeschlagene Spektrumanalysator bietet auch eine ACPR Measurement Utility. Sie bringt jedoch bei einem hochlinearen DUT keine so genauen Resultate wie der eben gezeigte Weg, da hierbei der Messsystem-Rauschflur nicht kompensiert wird. Die Rauschmessung Um das Rauschen in 30 MHz Abstand zu messen, wird das Test Setup gemäß Bild 4 modifiziert: Dem Analyzer wird ein abstimmbares Bandpassfilter vorgeschaltet. Dieses stellt man Messtechnik so ein, dass das Hauptsignal bestmöglich unterdrückt wird. Das Rauschen in 30 MHz Abstand darf allerdings nicht beeinträchtigt werden. Ohne das Filter würde man besonders bei starken HF-Signalen einen großen Fehler erhalten. Der Grund dafür liegt in dem nicht auseichenden Dynamikbereich des Spektrumanalysators. Sein Frontend würde übersteuert werden. Das Bandpassfilter hilft, die Signale, welche den Analyzer erreichen, um etwa 20 dB zu reduzieren, während dadurch das Rauchmaß auf der Messfrequenz nur etwa 1 dB zunimmt. Der Rauschflur des mit 50 Ohm abgeschlossenen Analyzers wird in beispielsweise 100 kHz Bandbreite ermittelt, während Videobandbreite und Auflösung auf 30 kHz eingestellt sind. Der Input Attenuator steht auf 0 dB. Wiederum wird der RMS-Detektor- Modus gewählt. Unter Nutzung der Marker Noise Function und des Video-Averagings erhält man das Ergebnis in dBm/Hz. Mit genau diesen Einstellungen misst man nun das Rauschen in der gezeigten Konfiguration in 30 MHz Abstand von der Center- Frequenz des Signals. Um den richtigen Rauschpegel zu ermitteln, wandelt man die Rauschleistung und den Rauschflur in Milliwatt und subtrahiert den Rauschflur des Analyzers von dem am Ausgang des DUT Application Note 99 I-DAC TTE LE1182 I ATT BALUN BOARD MINI-CIRCUITS AD T2-1T BBIP V CC , EN V CC LT5528 5V POWER SUPPLY Q-DAC AGILENT E4436B W-CDMA EXTENSION TTE LE1182 Q 1dB STEPS ATT 1dB STEPS BALUN BOARD MINI-CIRCUITS AD T2-1T BBIM BBQP BBQM I-CHANNEL 0° 90° Q-CHANNEL V2I GND LO IN HP8616A SIGNAL GENERATOR BALUN LO = 1.8GHz TO 2.2GHz, 0dBm RF OUT RF = 1.8GHz TO 2.2GHz K&L 5BT SERIES BANDPASS FILTER SET TO REJECT SIGNAL SPECTRUM ANALYZER FSEM30 ROHDE AND SCHWARZ PC HPIB AN99 F04 Figure 4. 30MHz Offset Noise Measurement Setup Bild 4: Konfiguration zur Rauschmessung mit 30 MHz Offset hf-praxis measure 1/2012 noise-like signals. For spectum analyzers that do compensate for the measurement system noise floor. 11 not offer this mode, it is important to set the video To measure noise at 30MHz offset, the test setup is
