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凭借功率分析仪精确丈量802.11ac射频功能

工程师在测量最高可达160MHz的80211ac宽带信号时,须使用具有充足带宽的功率测量仪器,才能获取、分析并准确测量特定的80211ac丛发信号区

工程师在丈量最高可达160MHz的802.11ac宽带信号时,须运用具有足够带宽的功率丈量仪器,才干获取、剖析并精确丈量特定的802.11ac丛发信号区段,并保证在规划和验证阶段即能契合法则规范,然后加快802.11ac射频模块的开发。规划和验证阶段测验802.11ac无线局域网络(WLAN)功率放大器(PA)模块时,工程师有必要在丈量最高可达160MHz的802.11ac宽带信号时,精确获取峰值丛发丈量成果。丈量这类宽带信号或对其进行除错时,须挑选具有足够视频带宽的功率丈量仪器,保证能获取、剖析并精确丈量特定的802.11ac丛发信号区段。

有了适宜的功率丈量仪器,可剖析操控电路和射频丛发信号之间的时序联系。因而,挑选并装备适宜的丈量仪器,保证在规划与开发过程中,能敏捷排除障碍、大幅削减所需资源,并有用降低成本。

本文将概述802.11ac规范,并阐明怎么运用峰值功率剖析仪(PPA)来适应802.11ac功率放大器和发射器共同的规划和验证测验要求。并经过测验装备图和屏幕画面,来加强阐明丛发功率与时刻的对应联系、电源敞开/封闭的上升与下降时刻、互补累积散布函数(CCDF)、功率附加功率(PAE),以及操控触发推迟丈量等各种测验运用。

简述802.11ac规范

802.11ac是下一代WLAN规范,方针是让移动设备能在低于6GHz的频率下,用比现有的802.11n WLAN规范快三倍的速度运作。现在802.11ac规范仍处于作业草案阶段,估量将在今年底或下一年成为正式规范。表1列出一切802.11 WLAN规范,包括802.11ac。

802.11ac WLAN物理层,基本上是现有802.11n规范的延伸,并与802.11n规范兼容,因而未来装备802.11ac芯片的电子设备便能在现在的802.11n WLAN体系上运作。

依据8012.11ac作业草案,未来将有20、40、80和160MHz等通道带宽可挑选,不过现在除160MHz通道带宽是挑选性带宽外,其他皆为强制性带宽;也就是说,在布置实在体系的初期阶段,一切的基础设施、芯片和终端设备,或许运用20、40和80MHz带宽通道;至于通道分配方面,前述的带宽可是连续或非连续带宽,特别是80MHz通道。例如,可用两个横跨两个频率的80MHz信道,来建构一个160MHz带宽的通讯链路(图1)。

图1 802.11ac 160MHz带宽的信道装备

峰值功率剖析仪助力 802.11ac测验功用倍增

输出功率是一项重要的802.11ac发射器功用测验方针。

丈量输出功率是必要的

在规划和开发阶段,工程师有必要丈量和验证发射器的输出功率,以契合法则规范。图2为功率丈量装备,可丈量均匀值、峰值与峰均功率比。为取得精确的丈量成果,须坚持获取丛发信号的稳定性。可借由运用峰值功率剖析仪来挑选恰当的时刻触发设定,例如触发位准、迟滞和推迟时刻,以到达方针。

图2 802.11ac发射器功率丈量装备图

功率与时刻互相对应

尽管IEEE802.11ac并未规范功率与时刻对应联系(PvT)PvT剖析的测验要求,可是对一切无线规范而言,这是一项极重要的丈量。举例而言,剖析802.11ac的前导码区段(Preamble Segment)时,PvT丛发丈量功用十分有用。关于封包检测、主动增益操控、符号守时、频率估量,以及信道估量等作业而言,前导码是必不可少的要素。

802.11ac在前导码区段中有十个符号,相当于40(μs)的丛发长度。图3为运用PPA所丈量的80MHz 802.11ac丛发信号,可运用此PPA的缩放功用或是调整时刻刻度来履行前导码丛发丈量,例如均匀值、峰值及峰均值等。

图3 802.11ac 80MHz带宽前导码功率丈量画面

测验电源开、关与上升/下降

此测验可剖析发射器从电源彻底敞开到封闭所花费的时刻,这项测验一般是在规划和验证阶段履行。此瞬时时刻呼应的标准纷歧,取决于PA规划(运用何种放大器)或其他操控电路等要素。802.11ac发射器的规划有必要契合400奈秒(ns)的时刻短维护距离,换句话说,发射器的敞开/封闭时刻有必要远低于400ns。

假如敞开发射器的速度太慢,最开端的数据或许会丢失;但如封闭的速度太快,则会添加散布到相邻通道的电源。此PPA可剖析发射器和接收器的电源敞开/封闭或上升/下降时刻,如图4和图5所示。

图4 电源敞开(上升时刻)

图5 电源封闭(下降时刻)

履行CCDF丈量

互补累积散布函数(CCDF)丈量可定义PA的特性和行为。PA一般被规划成可在高波峰因子下运作,运用CCDF,可丈量时刻百分比,其间丛发功率到达或超越特定功率位准。如图6所示,CCDF轨道图的Y轴表明概率(百分比),该信号功率到达或超越X轴指定的功率,单位为dB。因前导码区段上的调变机制与数据或酬载区段不同,所以一般在丛发的前导码区段上,对802.11ac信号履行CCDF剖析。因而,前导码上的CCDF轨道线不同于材料区段的轨道线。

图6 运用峰值功率剖析仪制作802.11ac CCDF图

图6中后方拋物线是802.11ac前导码区段的CCDF图,前方拋物线是高斯线(Gaussian Line),一般会敞开高斯线以作为参阅。一起,可制作和剖析两个射频(RF)通道的CCDF轨道,在比较PA模块的802.11ac信号输入和输出时,这项功用十分有用。

监测附加功率功率

发射器规划的应战之一是将功率放大器的功率优化。PAE可丈量PA的功率转化功率,以承认有多少直流电源被转化为射频功率(即功率百分比)。下列公式1为PAE算式,PA操作类别和所运用的主动组件类型会影响PAE功用,标准规模能够从20~60秒。

运用图7所示的丈量装备,可丈量直流电压和电流,以丈量输入放大器的直流电源。首要,可将主动式电流探棒连接到PPA的通道二,以丈量直流电流;接着,此电流探棒在PPA大将丈量到的电流转化成等效电压,此直流电压直连续接到视频信道三,信道二和三借由互相相乘来发生直流电源丈量成果,并可在此PPA的RF信道一和信道四上丈量,并监测RF输入和输出功率;运用此装备,能在同一个丈量画面上丈量且监测一切四个参数。

图7 附加功率功率测验装备

承认操控或触发推迟丈量

开展发射器模块时,工程师有必要承认并丈量触发或操控信号与实践的RF丛发输出之间的推迟时刻,即剖析实践的RF丛发和电压偏压电路之间的时序联系。电压偏压电路包括直流电源偏压、切换、驱动操控,以及电压操控振荡器(VCO)信号。

图8为典型的发射器功用方块,规划重心一般集中于赶快取得最短的时刻推迟成果。PPA可剖析相关操控信号的时序信息和RF丛发,并具有一项特别功用,可主动丈量两个通道之间的时刻推迟,且在每个信号上加注符号。

图8 运用峰值功率剖析仪

总归,为支撑80MHz和可选的160MHz通道带宽,需更强壮的RF功率丈量仪器,PPA是能满意802.11ac测验要求的最佳功率表。

PPA可用于典型的RF功率丈量,如均匀、峰值、峰均值和CCDF剖析,还可用来剖析功率放大器的功率附加功率,以及发射器模块内担任操控信号的推迟时序信息,这是由于PPA在一个液晶显示器(LCD)仪器中装备两个RF信道和两个模仿视频信道。此外,PPA供给直觉式操作接口,能更轻松规划和验证802.11ac功率放大器模块和发射器。

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