Keysight導入VNA 中的 S2P文件用于將校準平面擴展到 DUT 輸入

無線通信工具一直在不斷發展，以跟上不斷變化的技術需求。擴展的信號帶寬、高階調制和空間多路復用可在無線通信中實現更快的數據速率。這些不斷增加的帶寬促進了寬帶數據的用戶體驗。用戶對無線網絡服務質量的期望推動了對可靠系統級性能的需求。因此，當無線概念從仿真轉向測試時，降低不確定性對于有效的產品開發至關重要。

用于測量裝置的測試夾具范圍從簡單的電纜到帶有分路器、耦合器和信號調理的復雜夾具。設計工程師經常評估被測設備 （DUT） 的性能。設計人員可以通過校準或解嵌測試夾具來隔離 DUT 的性能，以消除此類夾具固有的系統誤差。測量裝置通常使用矢量信號發生器 （VSG） 和信號分析儀來評估 DUT 的性能。路徑損耗和頻率響應顯示了測試夾具如何導致測量不準確。

路徑丟失是一個已知問題，需要正確管理。與信號發生器的輸出信號相比，傳輸過程中損失的信號能量導致傳輸到測量平面的功率更少。頻率響應誤差（包括幅度和相位誤差）會影響瞬時帶寬。頻率響應測量輸出信號的幅度和相位與輸入頻率的函數關系。當特定帶寬的頻率響應不平坦時，會對輸入信號的幅度和相位產生影響。即使在RF頻率下，更寬的帶寬也特別容易受到頻率響應的影響。

除了物理世界中固有的噪聲外，瞬時帶寬上的任何頻率響應都會對 DUT 的輸出造成損害。如果損傷和測量結果之間沒有分離，則 DUT 性能會下降。均衡有時會降低頻率響應，但并非總是如此。這是因為由于信道響應的分辨率，人們不能總是完全校正頻率響應。

信噪比 （SNR） 和誤差矢量幅度 （EVM） 可能會降低，因為測試夾具中的各種組件會增加頻率響應和路徑損耗。去嵌是測量設置（包括 VSG 和信號分析儀）中眾所周知的校正過程。該過程消除了測試夾具產生的幅度和相位誤差。此過程稱為移動參考平面;射頻工程師可以通過移動參考平面來精確表征其 DUT。

如今，使用矢量網絡分析儀 （VNA） 是表征測試夾具的常用方法（圖 1）。測試夾具通過傳遞 .S2P 文件到信號發生器。為了補償測試夾具的路徑損耗，損耗補償文件可以提供幫助。

測量設置中的阻抗不匹配是另一個挑戰。雖然DUT輸入端的阻抗失配并不是一個新問題，但它確實需要更多地關注它如何影響測量。任何阻抗不匹配都會導致反射波傳播回信號源，并與之發生建設性和破壞性的相互作用，從而為入射信號增加額外的頻率紋波。當入射波和反射波在電纜中共存時，它們會損害測量結果。在使用高階正交幅度調制 （QAM） 的密集正交頻分復用 （OFDM） 傳輸中，反射波對測量結果的影響更為顯著。

反射信號的能量通常會降低流向 DUT 的功率。使用反射計可以糾正阻抗不匹配。VNA 用戶熟悉反射儀在 VNA 架構中的集成，用于校正 DUT 阻抗不匹配。用于信號發生器和信號分析儀測量裝置的外部反射儀是市售的，但由于校正的復雜性，很少使用。

當使用多個 DUT 和測試系統時，校正阻抗失配的復雜性會增加。每個測試系統都有不同的阻抗匹配。因此，使用多個測試平臺測試 DUT 將導致不同的測量結果和相關性挑戰。鑒于測試站種類繁多，修復阻抗失配以實現測試系統之間的可重復性至關重要。此外，此步驟還可以節省設計驗證和制造階段的時間。

如今，路徑損耗校正和解嵌在使用信號發生器和分析儀的測量環境中至關重要。使用反射儀可以創建匹配校正信號。它們協同工作，使用戶能夠對信號發生器、測試夾具和阻抗失配組合進行反嵌，以了解目標頻率上的幅度和相位（圖 2）。然而，由于難以實現這種校正，大多數信號發生器和信號分析儀配置不使用匹配校正信號創建。

圖 2： 反射儀工作原理的基本原理。

EVM 測量為數字調制信號提供數值品質因數。本振 （LO） 相位噪聲、功率放大器 （PA） 噪聲和 IQ 調制器問題等諸多問題都可能導致不準確。

EVM 測量有助于深入了解發射器和接收器的性能。這是因為 EVM 對任何信號缺陷都很敏感，這些缺陷會改變數字調制格式信號的幅度和相位軌跡。此外，通過調整接收器的混頻器電平、數字化儀的SNR和相位噪聲誤差，可以提高EVM測量的精度。頻率響應和信噪比對 EVM 有直接影響。要提高 EVM 性能，需要優化輸送到 DUT 的功率，并盡可能多地消除頻率響應源。

在無線系統中，均衡有助于降低頻率響應的影響。由于信道響應的分辨率有時不足以完全校正頻率響應，因此均衡偶爾會部分解決問題。5G NR 和 Wi-Fi 6 / 7 標準采用均衡來平坦傳輸系統的增益響應，因此在測量中不太明顯地看到頻率響應導致的衰減。但是，并非所有無線標準都采用均衡。例如，無線回程和衛星通信通常不使用均衡。

帶寬越寬，頻率響應誤差越大。校正測試夾具中所有組件在瞬時帶寬上的頻率響應會直接影響 EVM 結果。這凸顯了校準和去嵌測試夾具的優勢。

功率放大器對于通信系統的整體效率和吞吐量至關重要。然而，PA固有的非線性會導致鄰道干擾和帶內失真。帶內失真會降低通信系統的 EVM、誤碼率 （BER） 和數據吞吐量?，F代無線標準，包括 WLAN、LTE、5G NR 和商業衛星標準，越來越多地使用 OFDM。OFDM調制格式支持用戶所需的寬帶寬數據應用。設計工程師必須在非常高的數據速率下實現頻譜線性度，以實現用戶期望的服務質量。對頻譜效率的要求將無線標準推向了更高階的QAM和非常密集的OFDM調制方案，這推動了峰均功率比（PAPR）或信號包絡的大幅波動。

數字預失真 （DPD） 是當代通信系統中的主要線性化方法。DPD提供出色的線性化能力，能夠保持整體效率，并充分利用數字信號處理器和A/D轉換器的持續進步。為了成功部署 DPD，該算法必須準確有效地對 PA 行為進行建模。

設計人員必須在給定當代無線通信信號的 PAPR 的精確測量設置下激勵 DUT，以預測 DUT 將如何工作。由于工作條件變得更加動態，因此過去提供良好近似器件性能的測量（例如 S 參數）不再是性能的近似值。VSG 和信號分析儀是典型的測量設備，用于在實際調制設置下評估組件、模塊和集成無線電的特性。測量設置越來越需要一種方法來補償實際調制條件引入 DUT 信號路徑的線性和非線性效應。

均衡考慮了 DUT 和測試系統的幅度和相位響應。因此，在測試線性器件時，測試夾具和信號源的頻率響應最終對EVM沒有影響。這意味著測試系統在DUT輸入端引入的任何線性誤差都會受到放大器非線性響應的影響，從而導致均衡無濟于事的復雜誤差。誤應用此修改會降低放大器的測量性能，使DPD模型更加困難。

結論

目前，矢量網絡分析儀、外部反射儀以及生成和應用校正的專業知識可以幫助進行校正。但是，在原位完成這項工作可能具有挑戰性。在 VSG 中嵌入反射計，只需按一下按鈕，即可原位生成入射到電流負載的 匹配校正信號 。** 此功能改善了無填充**的測量結果及其對系統性能的相應影響。

此外，Keysight VSG 可以導入 .帶有 PathWave 信號生成解嵌軟件的 VNA 中的 S2P 文件，用于將 校準平面擴展到 DUT 輸入 。這種組合使用戶**能夠通過消除夾具和測試系統與 DUT 之間的不匹配相互作用來提高測試結果的準確性。 **N5186A MXG VSG 中的新型嵌入式反射儀展示了是德科技在支持測量精度的行業洞察方面的貢獻。