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12-2020

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Messtechnik Bild 6:

Messtechnik Bild 6: Power Servoing und Messung mit dem R&S NRQ6 Ultraschnelle Charakterisierung von HF-Verstärkern (Option K2) Beim Charakterisieren von HF- Verstärkern besteht das Problem, dass Kenngrößen wie die ACLR bei einer bestimmten Ausgangsleistung ermittelt werden müssen, die Ausgangsleistung selbst aber vom individuellen Kompressionsverhalten des DUTs abhängt. Die Verstärkung des Messobjekts ist dabei im Allgemeinen nicht genau bekannt und dazu abhängig von Eingangspegel und Temperatur. Die Aufgabe des sogenannten Power Servoings besteht darin, vor Beginn der eigentlichen Messungen den Ausgangspegel des Messobjekts auf den gewünschten Wert einzustellen. Erreicht werden kann dies mithilfe eines Steuerrechners, auf dem ein Regelalgorithmus läuft, sowie je einem per SCPI fernsteuerbaren Signalgenerator und Leistungsmesser (Bild 3). Der Regler ruft in einer Schleife den aktuellen Messwert vom Sensor ab, berechnet einen neuen Generatorpegel und stellt diesen ein. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis der Sollpegel am Sensor anliegt (Bild 4). Nachteilig an diesem Aufbau ist, dass für jeden Schleifendurchgang zwei SCPI-Kommandos gesendet bzw. empfangen werden müssen. Abhängig von anfänglicher Schätzung, Linearität der Kennlinie und erlaubter Abweichung kann es bis zu Bild 7: Messung mit einem Spektrumanalysator 20 ms dauern, bis der Sollwert erreicht wird. Für Anwendungen bei denen jede Millisekunde zählt, etwa in der Produktion, kann dies zu lang sein. Schnelle Regelung mit R&S SGT100A und R&S NRQ6-K2 Mit einem Signalgenerator R&S SGT100A und einem Leistungssensor R&S NRQ6 mit Option R&S NRQ-K2 sind deutlich kürzere Einstellzeiten zu erreichen (Bild 5). Dies gelingt durch die sehr kurze Pegeleinstellzeit des Signalgenerators R&S SGT100A (max. 250 µs). Die Messdatenübertragung vom Sensor zum Signalgenerator läuft über eine direkte FPGAzu-FPGA-Datenverbindung. Es besteht eine Verlagerung des Regelalgorithmus´ in den Signalgenerator. Es liegt eine optimierte Pegeleinstellung (ALC) für die Korrektur kleiner Abweichungen vor. High-Speed Remote Control erfolgt via PCIe oder Fast Socket. Damit kann der Pegel am Ausgang des DUT in typ. 1...1,5 ms auf den Sollwert eingestellt werden – vergleichbar mit der Einstellzeit vieler Signalgeneratoren ohne Regelung. Um langsame Änderungen der Verstärkung des DUT, etwa durch thermische Effekte (droop), zu kompensieren, verfügt der Regler über eine zuschaltbare Tracking-Funktion, Bild 8: Die Software Vector Signal Explorer R&S VSE kann die Messdaten eines R&S NRQ6 tiefgehend analysieren, hier gezeigt an einem 5G-NR-Signal 20 hf-praxis 12/2020

Messtechnik Ihr Partner für EMV und HF Messtechnik-Systeme-Komponenten EMV- MESSTECHNIK Absorberräume, GTEM-Zellen Stromzangen, Feldsonden Störsimulatoren & ESD Leistungsverstärker Messempfänger Laborsoftware Bild 9: 5G-NR-MIMO-Analyse mit der Software R&S VSE auf Basis der Messwerte zweier R&S NRQ6 die den Ausgangspegel auch nach der ersten Einstellung fortlaufend überwacht. • Messungen mit dem R&S NRQ6 Nach dem Einstellen des Sollpegels kann der Sensor auch die Messaufgaben erledigen (Bild 6). • Messungen mit einem Spektrumanalysator Für besonders anspruchsvolle Messaufgaben kann über einen Leistungsteiler auch ein Spektrum analysator angeschlossen werden (Bild 7). Gegenüber den bisher aufgezeigten Lösungen hat dieses Setup nicht nur den Vorteil, dass das lästige Power Servoing deutlich schneller abläuft, es macht es oft sogar bezüglich der Messzeit komplett unsichtbar, weil es verschachtelt mit der eigentlichen Messung ablaufen kann – ein gewichtiger Vorteil für alle Hersteller von HF-Verstärkern. • Messung der Modulationsqualität von 5G-Signalen mit der Software Vector Signal Explorer R&S VSE hf-praxis 12/2020 Schon bei der Markteinführung konnten vom R&S NRQ6 aufgezeichnete I/Q-Samples in die Software Vector Signal Explorer R&S VSE importiert und dort analysiert werden. Dafür ist die Option R&S NRQ6-K1 (I/Q Data Interface) erforderlich. In der Version 1.70 unterstützt die Software den R&S NRQ6 nun auch direkt, damit stehen alle Analysefeatures jetzt auch unmittelbar zur Verfügung. Bild 8 zeigt die R&S VSE beim Messen eines 5G-NR-Signals mit dem R&S NRQ6 (Trägerfrequenz 2 GHz, Leistungspegel -30 dBm, Bandbreite 100 MHz, 256QAM). Für diese Messung sind die Optionen R&S NRQ6-K1 und R&S VSE-K144 erforderlich. Der ermittelte EVM-Wert liegt hier bei sehr guten 0,84 %. Das perfekte Team zum Phasenmessen Besonders leistungsstark wird die Kombination aus mehreren R&S NRQ6 mit dem Vector Signal Explorer, wenn die Phasenlage zweier 5G-NR-Signale bestimmt werden muss. Für Beamforming-Messungen an 5G-NR-Signalen ist außer der Option R&S VSE-K144 (3GPP 5G NR DL/UL Measurements) die Option R&S VSE-K146 (5G MIMO) erforderlich. Damit das Setup nicht bezüglich der Phasenlage kalibriert werden muss, wird zusätzlich zu den zwei messenden R&S NRQ6 ein dritter als Master eingesetzt. Alle Leistungsmesser müssen in der Software R&S VSE in einer Gruppe definiert werden, im Bereich „Info & Settings“ auch bezüglich des Synchronisierungsmodus (Master oder Slave). Bild 9 zeigt die Messergebnisse. Die Phasenwerte können in der R&SVSE in den drei Anzeigefeldern „Beamforming Summary“, „RS Phase“ und „RS Phase Difference“ abgelesen werden. Fazit Mit den neuesten Optionen R&S NRQ6-K3 (Phase Coherent Measurements) und R&S NRQ6-K2 (Power Servoing with SGT) wird der selektive Leistungsmesser R&S NRQ6 zu einem Universalwerkzeug zum Meistern zahlreicher Messaufgaben im Bereich der HF-Messtechnik. Einzigartig machen ihn darüber hinaus seine gute Skalierbarkeit für Mehrkanalmessungen und seine geringe Größe. ◄ 21 POSITIONING - TIMING - NAVIGATION GPS/GNSS Simulatoren Störsignal-Simulatoren Enterprise NTP Server HF- & MIKROWELLEN- MESSTECHNIK Puls- & Signalgeneratoren Feldmessung Netzwerkanalysatoren Spektrumanalysatoren Leistungsmessköpfe HF-Schaltfelder Taktgeber Oszillatoren PTB Masterclocks HF- & MIKROWELLEN- KOMPONENTEN Hohlleiterkomponenten bis 325 GHz HF-Komponenten bis 100 GHz RF-over-Fiber Kalibrierkits Subsystem Verstärker Schalter Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 565 10 Email: info@emco-elektronik.de Internet: www.emco-elektronik.de

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