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1-2016

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Bild 14:

Messtechnik Bild 14: Graphische Darstellung der ACPR-Messung mit schmalen ZF-Filtern ein nicht-lineares DUT trifft ist, kommt es zu spektralem Rückwachsen. Dieses Rückwachsen hat als Konsequenz die Einstrahlung von Leistung in den Nachbarkanal. Ein Verfahren, um spektrales Rückwachsen in einem schwachnichtlinearen System zu modellieren, z.B. einem VSA, der weit unterhalb seiner Verstärkungs- Kompressionsgrenze arbeitet, besteht darin, das digital modulierte Signal in kleine, aber gleiche Frequenzscheibchen zu unterteilen. Jede Scheibe repräsentiert jetzt praktisch ein CW- Signal, dessen Durchschnittsleistung der Leistung der Scheibe entspricht. Wie bereits vorher beschrieben, werden die Töne Intermodulationsprodukte mit berechenbaren Frequenzen und Amplituden erzeugen. Mit Hilfe des CW-IP3-Verhaltens kann man das spektrale Rückwachsen dadurch modellieren, dass man die Amplituden als Spannungen addiert (unter der Voraussetzung, dass die Phasen der einzelnen Anteile gleich sind). Um die Modellgenauigkeit zu steigern, kann man die Bandbreite der einzelnen Frequenzscheibchen noch schmaler machen, was die Anzahl Bild 15: Graphische Darstellung der Rauschkorrektur der CW-Töne erhöht. Primär handelt es sich meist um Intermodulation dritter Ordnung, aber auch Produkte fünfter und siebenter Ordnung können das ACPR beeinflussen. Bild 12 zeigt das modellierte, spektrale Rückwachsen als ein diskretes Spektrum von CW-Signalen an. Diese Überlegung verdeutlicht, dass die Linearität eines Geräts oder eines Systems die ACPR- Leistung direkt beeinflusst. Wie Bild 13 zeigt sind Breitband- und Phasenrauschen weitere Einflussfaktoren.. Obwohl Faktoren wie Phasenrauschen die ACPR-Spezifikationen eines Messinstruments (z.B. eines Signal-Analyzers) theoretisch eingrenzen können, haben moderne Hochleistungssignalgeneratoren und Analyzer normalerweise ein Phasenrauschverhalten, das deutlich besser ist, als es für die Messung des ACPR benötigt wird. Das Optimieren von ACPR-Messungen Ähnlich wie bei der IP3-Messung spielt die ZF-Filterung eine kritische Rolle beim Verbessern der ACPR-Messung. Obwohl die Quelle ein digital moduliertes Breitbandsignal ist, kann man durch Verringerung der ZF-Filterbandbreite und Erhöhung der ZF-Verstärkung bessere ACPR- Ergebnisse erzielen. Die RFSA- Software erfasst die Daten bei Multispan-FFT-Messungen Bild 16: PXIe 5668R bei der Messung des ASCPR eines WCDMA- Signals mit 100 MHz breitem IF-Filter und ausgeschalteter Rauschkorrektur Bild 17: WCDMA-ACPR-Messung mit dem PXIe 5668R, bei der ADC-Verzerrungen zu sehen sind. 12 hf-praxis 1/2016

Messtechnik Bild 18: WDCMA-ACPR-Messung mit dem PXIe 5668 R; verwendet wird ein 300 kHz breites ZF-Filter, die Rauschkorrektur ist abgeschaltet und fügt die Teilspektren aneinander. Wie zuvor ist der Preis, den man für eine Verringerung der ZF-Bandbreite zahlen muss, die Verringerung der Messgeschwindgkeit. Bild 14 demonstriert diese Technik graphisch. Eine andere Technik zur Steigerung der ACPR-Messleistung des VSAs ist die Rauschkorrektur. Wenn der VSA für Rauschkorrektur konfiguriert wird, misst er zuerst seinen internen Rauschflur und legt diesen Wert in einem Speicher ab. Er subtrahiert dann die zwischengespeicherte „Rauschleistung“ von den resultierenden Spektrumsmessungen, um den Rauschflur des tatsächlichen Signals genauer wiederzugeben. Mit Hilfe dieser Korrektur, kann man das inhärente ACPR des VSA um mehr als 7 dB reduzieren. Beachten Sie, dass zusätzliche Messzeit für die mathematische Verarbeitung erforderlich ist, um den eigenen VSA-Rauschflur zu messen und zu subtrahieren. Bild 15 zeigt sowohl das inhärente VSA-Rauschen als auch das tatsächliche Rauschen am VSA-Eingang. Das Modulationssignal ist rauschähnlich, so dass sich die spektrale Leistungsdichte sowohl des Signals als auch des Rauschens um den gleichen Betrag als Funktion der RBW-Einstellung ändert. Deshalb ist das SNR unabhängig von der RBW- Einstellung. Durch Vermindern der RBW nimmt die Hauptkanalleistung proportional mit dem Nachbarkanalrauschen ab. Die ACPR-Messfähigkeit eines VSAs liegt dadurch in der Größenordnung des dynamischen Empfängerbereichs. Die besten VSAs können ACPR-Werte oberhalb von 80 dB messen. Bild 16 zeigt den PXIe 5668 R mit dem RFSA-Front-Panel bei der Messung des ACPR eines WCDMA-Signals, ohne schmale Filter und ohne Rauschkorrektur. Der Hauptkanal ist bei 468 MHz mit einer Kanalbandbreite von 3,84 MHz zentriert. Durch Verringern des Referenzpegels steigt die ACPR- Messleistung des VSAs, wenn die Signalmessung rauschbegrenzt ist. Ab einem gewissen Punkt führt jedoch die vom VSA erzeugte Verzerrung zu spektralem Rückwachsen, wie Bild 17 zeigt. Bild 18 zeigt den PXIe 5668 R mit dem RFSA Soft-Panel bei der Messung des ACPR eines WCDMA-Signals mit dem schmalen, 300-kHz-ZF-Filter und ohne Rauschkorrektur. Tabelle 1: Zusammenfassung der ACPR-WCDMA-Messfähigkeiten des PXIe 5668 R bei Verwendung des RFSA Soft Front Panels Bild 19: PXIe 5668R-WCDMA-ACPR-Messung mit 300 kHz ZF- Bandbreite und aktivierter Rauschkorrektur Durch Verringern der Bandbreite des analogen ZF-Filters kann man die ZF-Verstärkung durch Senkung des Referenzpegels erhöhen, um die ACPR- Messung zu verbessern. Bild 19 zeigt den PXIe 5668 R mit dem RFSA-Soft-Front-Panel bei der Messung des ACPR eines WCDMA-Signals mit dem schmalen 300-kHz-Filter und aktivierter Rauschkorrektur. Da der Empfänger immer noch rauschbegrenzt ist, kann man die Rauschkorrektur jetzt aktivieren, um das Rauschen der Quelle zu zeigen. Entsprechend der Theorie nahm die Messleistung mit einem schmalen ZF-Filter und eingeschalteter Rauschkorrektur zu. Tabelle 1 fasst die ACPR- WCDMA-Messmöglichkeiten des PXIe 5668 R mit Hilfe des RFSA Soft Front Panels bei 468 MHz zusammen. Da sich die Geräte und ihre Möglichkeiten ständig weiterentwickeln wird es immer schwieriger, ihr Linearitätsverhalten zu messen. Daher ist es erforderlich, Spitzengeräte einzusetzen, um diese sensiblen aber wichtigen Spezifikationen auch künftig messen zu können. hf-praxis 1/2016 13

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