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当代数字调制本事极地面提升了频谱浪漫,这在有限频谱资源的职责环境中至关不毛。但是,这些复杂的调制本事可能会增多失真,稍有失慎,就可能在通讯系统中引提问题。在射频/微波蓄意中,一个常见的挑战是精准测量复杂信号的功率电平。如若莫得对信号的功率统计特色进行明确界说,那么将无法灵验地斥地通讯系统。
CCDF
图1. CCDF的数学发源
着手,如图1,是具有概率密度函数(PDF)的数据。为了得回蕴蓄散布函数(CDF),需要筹谋PDF的积分。终末,对CDF进行取反即可得到CCDF。也即是说,CCDF是CDF的补集(CCDF = 1–CDF)。为了生成如图1所示的CCDF弧线,需要将y轴调整为对数体式,并将x轴的开端设为0 dB。对数y轴不错为低概率事件提供更好的分辨率。
CCDF 将这一数学表面应用于输入信号,并深远浪漫。信号的调制花样会影响其功率特色。一些数字调制花样具有较高的峰值平均功率比,而另一些则具有较小的峰值平均功率比,这也被称为峰均比(crest factor)。很多新的调制决议秉承正交频分复用(OFDM),具有与加性高斯白噪声(AWGN)相似的噪声特色。CCDF弧线,不错全面表征不同调制花样的功率统计特色,从而优化居品蓄意,结束更好的性能。
图2. 4096QAM信号的CCDF弧线,中心频率为20 GHz,带宽为2 GHz
普尚电子的SP900系列信号分析仪,如SP900P和SP900S,其分析带宽差异高达2 GHz和4 GHz,这关于如图2所示的4096QAM等高带宽信号至关不毛。
优化CCDF确立
普尚电子的频谱分析仪的CCDF测量功能约略全面表征复杂调制信号的功率统计特色,进行准确且可重叠的CCDF测量的要津在于优化分析仪真是立,以便最好地拿获和珍贵输入信号。
在进行CCDF测量之前,着手需要了解输入信号的调制花样和特色。愚弄分析仪的其他模式不错在时域和频域中表征信号,并得到过失矢量幅度(EVM)浪漫。举例,如若待测建筑(DUT)在较高功率下EVM性能欠安,这可能标明系统中的放大器在最岑岭值功率时出现了压缩,不雅察CCDF特色不错进一步细则问题场地。
在信号分析仪中确立正确的中心频率后,将信说念带宽确立为输入信号的带宽或稍大一些。
图3. 4096QAM信号的中心频率和信息带宽(Info BW)确立
当测量诸如期间双工(TDD)信号这么的突发信号时,需要相应地调整测量散伙,以仅测量信号突发时的激活时期。应将[测量散伙]确立为信号活跃的时期,即信号突发的长度。如若测量散伙确立不正确,则功率统计值可能会偏低或偏高。
图4. 测量确立和触发菜单面板。
现时,还是确立了信说念带宽和测量散伙,不错通过一个方程式来匡助细则采样点数和测量周期数。
Counts=Meas Cycles*Sampling Frequency*Meas Interval [Equation 1]
Where Sampling Frequency is:
Sampling Frequency=1.25*Info BW [Equation 2]
Sampling Frequency=1.20*Info BW(When nearing the maximum Info BW) [Equation 3]
应当注释,1.25和1.20的采样率并不违背奈奎斯特定理,因为它们是复采样率。复IQ信号的采样率是原始采样率的一半,因为两个ADC(模数调整器)采样值对应于一个复IQ信号采样值,相应的原始采样率差异是2.5和2.4。
采样点数和测量周期数是互联系联的,不成相互孤苦编削,如方程4所示。
Counts/Meas Cycles=Sampling Frequency*Meas Interval [Equation 4]
采样点数的规模是1 kpt到2 Gpt,测量周期数的规模是0.001个周期到32000个周期。当上采样率高于1倍时,采样点数和测量周期数的最大值齐应除以采样率。
在进行CCDF测量时,为了得回最好准确性和可重叠性,理思情况下应最大化采样点数和测量周期数的值。增多采样点数的代价是测量时期的增多。
关于具有岑岭均比(峰值与平均值之比)的信号,如OFDM,CCDF对波形上采样的点相等敏锐,尤其是在对信号进行狭窄过采样的数字化仪中。为了得回信得过的CCDF统计信息,必须拿获相等长的波形,而且可能需要极长的时期来获取饱和的峰值以深远率先0.0001概率的信得过CCDF弧线,而在数据包重叠时,关于数据包的短波形段来说,这是不可行的。为了缓解这个问题,引入了数字化后过采样,即通过数学措施再行采样信号,权臣增多采样点数(4倍或更多),从而确保拿获到低概率的峰值,并通过用更高密度的点隐蔽波形来得回信得过的CCDF。这使得约略提真金不怕火短波形段或数据包的信得过CCDF。应该注释的是,对上采样后的波形数据进行惩办并不违背奈奎斯特定理,因为所默示的带宽仍然小于原始采样率的两倍。上采样产生更高密度的采样点,并使CCDF弧线更快不息,减少了所需的平均值数目,从而省俭了测量时期。
在进行功率放大器(举例,用于WLAN)的压力测试时,会选拔多样波形,涵盖不同的调制带宽、捏续时期、QAM级别和峰均比。然后将其“信得过”CCDF与功率放大器输出的CCDF进行相比,该输出由于存在一定的压缩,因此会恶化过失矢量幅度(EVM)和邻说念流露比(ACLR)。压缩反应在CCDF在低概率处的偏移上。
信号珍贵
与进行任何其他射频/微波测量雷同,为了最好拿获输入信号,叮嘱信号进行珍贵。关于互补蕴蓄散布函数(CCDF)测量,应试虑射频/微波旅途、衰减以及前置放大器的使用等要素。
普尚电子的功率统计CCDF应用默许射频/微波旅途为“尺度旅途”,但提出使用“微波预选旁路”旅途(见图6)。预选器或YIG调谐滤波器(YTF)用于镜像阻碍,其滤波器带宽约为40 MHz。镜像阻碍在扫描分析中很不毛,但在进行CCDF测量时则不那么不毛。此外,YTF在悉数这个词频带内并非实足线性。因此,当不需要镜像阻碍时(如进行CCDF测量时),更但愿得回线性度,而且幸免YTF的通带波纹,从而得回更准确的测量。绕过YTF的另一个原因是其带宽有限。
图5. 如何选拔微波预选旁路选项
为幸免最终中频(IF)的模数调整器(ADC)发生削波,混频器电平应约为-10 dBm或更低。为幸免分析仪的噪声基底影响测量浪漫,混频器电平应比噪声基底高约20 dB或更高。噪声基底可通过将1 Hz带宽下的深远平均噪声电平(DANL)性能加上10×log(带宽)来雷同筹谋。结束地需功率级别真是立包括衰减或前置放大器情状。关于较高功率的信号,应使用衰减。机械衰减和电子衰减可同期使用或孤苦使用,最高可达3.6 GHz,率先此频率则无法再使用电子衰减。在测量低电平信号时,可使用里眼前置放大器。频谱分析仪中有两个里眼前置放大器,一个位于高频旅途,另一个位于低频旅途。此外,还提供了可选的低噪声放大器(LNA)选项。
图6. 如何选拔衰减和里眼前置放大器
论断
对调制信号的功率统计特色进行准确且可重叠的互补蕴蓄散布函数(CCDF)测量至关不毛。普尚电子的功率统计CCDF应用允许测量并深远此类信息。了解和应用正确的分析仪确立约略提升您正确测量信号功率统计特色的才气买球网,从而斥地出更高效的射频(RF)组件和系统。