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縮短多天線校準所需的測試時間

 對有源天線陣列進行校準需要很長的生產測試時間。大型陣列可能包含成百上千個陣元,有必要通過表征這些陣元間的相位和增益關系,以確保精密的波束賦形。而且,進行陣元調整所需的測試時間會隨著陣元數量的增加而大幅增長。因此,使用多個相參測量通道能夠有效地縮短測試時間。
      現在通常使用一臺多端口網絡分析儀在天線上執行相對增益和相位測量,一般是通過開關矩陣對所有的天線端口或通道執行這種測量。這會產生很長的測試時間,尤其是對包含成百上千陣元的陣列。
      可以用多種方法來縮短校準相位陣列天線所需的測試時間。其中最有效的方法應當是充分利用測試覆蓋范圍及其特定的天線體系結構。從根本上講,對天線的陣元進行相對調整需要通過相對幅度(增益)和相位測量來實現。不過,這些測試需要由用戶使用射頻/微波探頭在測試覆蓋范圍內的各種頻率和相位 AUT 狀態下進行。
      為應對大規模、多通道天線校準的挑戰,是德科技推出了一種校準參考解決方案(圖1)。該參考解決方案是硬件、軟件和測量專業知識的集成,為窄帶天線校準測試系統提供關鍵組件。
M9703A 具有實時 DDC 功能和超高帶寬,可作為該測試系統的解決方案,特別適用于校準應用。其多模塊處理同步功能可提供卓越的通道間相位相參性。雖然參考解決方案針對的是窄帶測量,但是M9703A也能捕獲帶寬更寬的信號(使用 DDC 特性時可達300MHz,不使用DDC時可達 600MHz)。假設大多數相位陣列天線都是在射頻/微波頻率上,并且使用一個中頻數字轉換器,此時有必要利用模擬混頻技術將捕獲到的信號下變頻至 M9703A 通帶內的中頻。這可以通過 PXI 4通道下變頻器來完成。這款PXI儀器還提供了信號調節功能,使下變頻器輸出與數字轉換器輸入相匹配。


:是德科技模塊化 MAC 參考解決方案。
      是德科技多通道校準參考解決方案給出了專為校準應用而設計的軟件,由兩部分組成:1) 評估圖形用戶界面和2) .NET 類庫。該參考解決方案的關鍵軟件組件是 .NET類庫(.NET *.dll)。這個類庫被命名為 MODIQController.dll。該參考解決方案通過圖形用戶界面為基于數字轉換器的解決方案提供了一種演示和評估工具。該工具給出了數字轉換器設置和控制、交叉通道結果顯示、測量間隔分析等功能。
      .NET 類庫(圖2)提供所有交叉通道測量、數字轉換器控制(通過64IVI-COM驅動程序)和波形數據結構,駐留在 MODIQController.dll 中運行。該類庫能借助多模塊處理同步功能自動收集一臺或多臺 M9703A 數字轉換器的測量結果。它采用數字下變頻技術I/Q 樣本)和分段(多記錄)存儲器選件,它也能提取單通道和交叉通道的相位和增益測量結果。
       該參考解決方案還提供源代碼,可供天線測試工程師使用或針對某個具體應用來改進源代碼。這個類庫能夠在任意 .NET 編程語言或其他支持調入 .NET 組件的編程語言中重復使用。



2MAC 參考解決方案 .NET MODIQ Controller.dll
      這里,使用參考解決方案的主要優勢在于同時測量多個相參通道的能力。并且,如果天線體系結構和/或測試范圍(接收機/發射機)匹配,參考解決方案能夠顯著提升校準效率。此外,假設激勵信號步進至不同校準音頻時天線能夠快速穩定,該參考解決方案中的快速頻率切換特性也可以改進測試吞吐量。
      下面的例子是一個快速數據采集操作,它捕獲了670萬個交叉通道測量結果(48個間隔 * 20e3個記錄 * 7個比率測量通道對)。M9703A數字轉換器可將一個以3.3GHz頻率為中心的射頻信號下變頻為 300MHz 中頻信號,所產生的相對相位測量方差為 0.008 °^2。每次測量是通過在測量間隔中整合多個I/Q 樣本來完成。在不同的 AUT 狀態下對測量結果進行分組,然后保存到數字轉換器的分段存儲器中(多記錄或分段存儲器特性)。最后,在整個測量周期結束時把數字轉換器記錄的數據上傳到 PC 控制器(包含所有的分段)。



31K樣本,20K記錄,8通道(設置1)。
      測量系統的一個重要考慮因素是需要把如此大量的數據從數字轉換器上傳到 PC。借助模塊化系統中的快速 PCIe Gen2 x8 鏈路,我們將會獲得高達1GB/s的數據傳輸速率。在實例中,我們獲得了200MB/s以上(圖3顯示的設置1)和400MB/s以上(圖4顯示的設置2)的傳輸速率,速率取決于設置參數,如分段數量等。因為該參考解決方案所用的軟件是由 .NET 4.5C#Visual Studio 2012)編寫,并針對x64操作系統(例如 Windows 78 64位)進行編譯,所以可以把非常大的存儲器容量分配到應用的內存集合。這會使內存充足的控制器獲得高達每通道 2GB 的數據上傳量。



420K樣本,2K記錄,16通道(設置2=> 5.12GB 數據傳輸,用時12.14秒。
      雖然快速測試往往會產生低分辨率的測量結果,但是把 M9703A 數字轉換器作為天線陣列測試參考解決方案的核心測量工具,就能夠在提高測試吞吐量的同時保持經優化的靈敏度和分辨率。相位相參、多通道 M9703A 數字轉換器可以通過并行多次測量來提高生產能力。是德科技多通道天線校準參考解決方案在 M9703A 的基礎上構建,是一種模塊化、小型化、集成度很高的靈活解決方案。它能夠輕松地擴展,適應被測陣列中的額外天線。該參考解決方案提供專為交叉通道幅度和相位測量而設計的軟件,以便滿足特定應用需求。


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