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(多图) 展开无线信号

Joan Mercadé?? Arbitrary Resources?? 2007年10月23日 ?? 收藏0

  采用正确的信号计算算法和技术,可以补偿 AWG卷绕伪像并节省内存。

  任意波形发生器(AWG)已经成为无线测试应用中基带信号和 IF 信号的标准信号源。现有仪器的采样速度、带宽和线性度都在不断增加,从而为直接 RF 生成打开了大门。虽然仪器可以生成高质量的信号,但卷绕伪像(wraparound artifact)会毁掉最终结果。通过使用正确的信号计算算法和技术,可以消除卷绕问题,同时节省宝贵的生成内存。

展开无线信号


  AWG 几乎可以创建出任何调制方法,包括多载波、线性和非线性损伤的相异信号。有些采用固件或外部软件,根据用户需求计算所需样本。与实际发射机不同,计算软件不需要实时计算样本,因为样本被保存在生成内存中,可在生成期间按照所需采样速度回放出来。

  当前的 AWG 可提供足够好的信号质量和采样速度,有能力为高要求无线设备的测试生成高度精确的信号。虽然这些实现方法具有灵活的信号生成能力,包括长的记录长度和智能区段排序,但生成任意长度信号(包括连续生成)的唯一方法是用固定持续时间波形作重复或排序。这是一种经典的 AWG 限制,它会对信号产生一种有害的副作用:即所谓“卷绕伪像。”

  卷绕的原因和影响

  卷绕伪像(图 1)的产生原因是一个回路中重复波形两端的不连续,或有一种更常见情况,即一个序列中两个连续波形的结束与开始之间的不连续。重要的是了解 AWG 可以对采样周期无缝或无毛刺地链接起信号段,因为样本的无缝转换与其位置无关。

  很多时域测试中可以忽略卷绕伪像的影响,因为用户可以将针对待测设备的测量限制在远离信号段过渡的区域。在大多数测试案例中,使用发生器提供的同步信号易于实现这种方案。

  但是,即使测量准时在正确时点完成,段间的过渡也会影响 DUT 的性能。例如,在一个串行数据传输测试中,如果某个瞬变产生了截断的符号或无效的线路编码,则 DUT 中的时钟恢复电路会失去锁定。根据不同的数据长度和 DUT 再次锁定时钟所需时间,测试结果将会无效,因为它们未反映出稳定状态的特性。

图1左上这个VSA图表示信号的卷绕伪像的作用左下频谱图显示普通的频谱增长片断它正好位于波形段的连接处星座图右上和眼图右下表示卷绕伪像如何影响到一个数字调制信号的所有方面


  无线测试的要求更加严苛。无线测试会连续或同时出现在很多域:时域、频域、调制、通道编码和协议。很多情况下的无线测试都无法限制于远离卷绕瞬变的信号区。

  问题的解决

  处理卷绕问题有两种基本方法:隐藏表象,或消除原因。

  对某些无线信号,只将卷绕的副作用隐藏起来可能就足够了。这么做的最好方法是瞬变编辑。

  构想非常简单。由于连续信号段的开始与结束之间的中断是产生损伤的主要原因,因此可以编辑过渡区,使两端尽可能完美地配合,这样就有助于解决问题。其实现方法可以采用手工编辑,或通过滤波或平滑等半自动方式。滤波适用于波形的边界段,以产生一个平滑的过渡(图 2)。这种方法可以将频谱增长的损伤衰减(甚至消除)到邻道功率比(ACPR)测量所需水平。

图2过渡平滑可以帮助减少卷绕的副作用尤其是频谱增长a此图表示在时间0点其派生物有一个中断的波形循环结果b此图表示过渡平滑后的同一信号没有明显的中断


  不幸的是,瞬变编辑并不能解决任何其他损伤问题,并且在多数情况下会使整体状况更糟。任何对调制质量的测量都必须远离卷绕瞬变,这就需要采用时间门控的测量。另外,DUT 必须在这些瞬变之间有足够的稳定时间。时间门控测量亦要求采用测量同步信号,以标记信号的无失真区。有些 AWG 以触发器或用户可编辑标记输出等形式提供这些信号。

  当不可能或不需要采用时间门控的测量,并且目标 AWG 中现有的生成时间窗口不足以一次产生出所需信号时,唯一可行的方案就是消除卷绕问题。由于卷绕根本上是源于不一致信号的重复或排序,一种显而易见的解决方案就是采用一种实时生成架构。毕竟,真正的发射机(载波由非重复数据调制,而且基带滤波是实时完成的)不会出现这种问题。

  但实时发生器也有局限性。除了价格高以外,它们还有复杂的架构,完全不同于基于方案的标准 AWG 架构。另外,实时发生器要使用 DSP 实时地计算出 I 和 Q 基带样本,因此处理能力是一个问题。全部计算均由 DSP 中运行的一个程序完成,因此仪器必须支持所有调制方法。

  采样速度和信号质量也受处理能力的影响,因为它们限制了过采样能力,以及仪器所支持的最大符号速率。信号的质量也可能受到基带数字滤波器实现所需要的脉冲响应截断的影响。另外,用户被限制为只能使用内置信号标准和损伤,而不能像普通 AWG 那样建立自己的信号。

  使用实时发生器的另一种方案是用一种方式来设计 AWG 信号,使之完全消除卷绕伪像。在这种环境中,信号可以在波形与波形的过渡期间实现无毛刺的重复或排序,正如实时发生器的实际传输。设计出满足这些要求的信号并不像看起来那么困难,至少在协议栈的基础层上是这样,但这些信号需要满足一些要求:


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无线信号? AWG? 卷绕?

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