在射頻信號功率測量時(shí),尤其是復(fù)雜寬帶調(diào)制信號的功率測量,工程師在測量中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不同儀器給出不同測試結(jié)果,怎樣判斷測量的準(zhǔn)確性?
本文以5GNR信號功率測量為例,分別用綜測儀、功率計(jì)和頻譜儀進(jìn)行信號功率測量,頻譜儀測量進(jìn)一步分為5GNR解調(diào)模式、頻譜分析信道功率模式以及CCDF測量模式進(jìn)行功率測量,文末總結(jié)各種方法適用場景和差異。
其它LTE等通信調(diào)制信號,可以完全參照本例;對于寬帶雷達(dá)信號的分析,綜測儀不適用,可以使用功率計(jì)和頻譜儀,也有專用的雷達(dá)信號分析選件,文中所述頻譜儀其它功能,比如CCDF,也適用于雷達(dá)信號功率測試。
功率計(jì)
平均功率測量的首選標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,在量程內(nèi),對功率量程下限20dB以上的信號,平均功率continous測量準(zhǔn)確度最佳;
現(xiàn)代功率傳感器RF端口直接連接信號輸出端口,數(shù)據(jù)線連接主機(jī),或者連接PC或其它儀器主機(jī)都可以完成測量功能;
不適用于接近甚至小于量程下線小信號的測量。
頻譜儀
專用測試選件是首選,本例中5GNR分析選件
可以準(zhǔn)確分析信號的所有指標(biāo),包括功率參數(shù),可以測量總的信號平均功率以及峰均比,還可以單獨(dú)測量各個資源塊的功率,這是在I/Q解調(diào)的前提下,單獨(dú)分析每個帶寬子集和資源塊的功率
CCDF測量是推薦的測試方法
CCDF是互補(bǔ)累積分布函數(shù),其測試原理是對信號進(jìn)行高速采樣,對所有采樣值,CCDF統(tǒng)計(jì)計(jì)算,獲得峰值功率、平均功率和峰均比及其概率分布。
無標(biāo)準(zhǔn)測試選件的頻譜儀,或者進(jìn)行功率測量比對分析,推薦CCDF測量模式,可準(zhǔn)確測量平均功率、峰值功率和峰均比,設(shè)置簡單,僅需注意設(shè)置分析帶寬大于信號帶寬,測量采樣時(shí)間大于信號周期兩倍以上;
信道功率測量模式要注意頻譜儀參數(shù)設(shè)置
信道功率模式要遵循設(shè)置規(guī)則,選擇相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自動設(shè)置,本例對應(yīng)選擇5GNR;
注意,當(dāng)被測信號較小時(shí),不同RBW設(shè)置帶來的誤差比較大,這是因?yàn)樾盘枎掃呇兀S著RBW減小會更加陡峭,在設(shè)定帶寬邊沿部分的本底噪聲也隨之降低,信道功率計(jì)算的功率積分?jǐn)?shù)據(jù)來源包括這部分噪聲;
因此,當(dāng)寬帶小信號信道功率測量時(shí),信道功率的讀數(shù)隨著RBW的減小而稍微變小。
其它注意事項(xiàng)
RF線纜損耗和絕對功率誤差需要修正;
基本頻譜模式不適用于寬帶信號功率測量;
不能信令模式
通信綜測儀
唯一可在信令模式下測量的設(shè)備;
必須專用測試選件,本例中5GNR選件;
測量功能與頻譜儀的5GNR分析選件類似
寬帶調(diào)制信號的功率測量總結(jié)
功率計(jì)(功率探頭)是平均功率測試的標(biāo)準(zhǔn),功率大于-30dBm的信號測試準(zhǔn)確度最高;
可以用來修正其它儀器的功率測量,例如文中所述頻譜儀和綜測儀及其連接射頻電纜的初始誤差和損耗校準(zhǔn);
對于寬帶通信信號,功率計(jì)只用來測量平均功率。
綜測儀是信令測試的唯一選擇,它也可以非信令測試;
綜測儀通信標(biāo)準(zhǔn)測量選件功能的測量分析部分,與頻譜儀相應(yīng)選件功能基本一致。
頻譜儀適用于非信令小功率信號測量,頻譜儀的靈敏度更高,噪聲帶來的測量不確定度較小,準(zhǔn)確度優(yōu)于綜測儀。
頻譜儀標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)分析選件功能內(nèi)的功率分析,可以測量總平均功率/峰值功率,也可以測量各個信道資源塊的功率。
推薦使用頻譜儀標(biāo)配CCDF功能,測量信號總的平均功率、峰值功率、峰均比;
CCDF不能區(qū)分信道資源塊單獨(dú)測量;
CCDF功能獲取的平均功率和峰值功率數(shù)值,可作為綜測儀和頻譜儀其它測量模式對同一信號測量的標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)值;
CCDF測試方法點(diǎn)擊鏈接: APD和CCDF信號統(tǒng)計(jì)測量
頻譜儀信道功率功能,可以獲得信號平均功率,不能測試峰值功率和峰均比,不能區(qū)分信道資源塊測量;
測量寬帶小信號時(shí),需預(yù)先選擇相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),延長測量時(shí)間,以CCDF平均功率測量數(shù)值為參考目標(biāo),減小RBW,自動電平調(diào)整。(作者:陳峰)