Mikrowellen-Technik - Die Übertragungssignalkette des Kerngeräts Millimeterwelle PCB

Jetzt werden Millimeterwellen-Leiterplattenfrequenzen im Bereich von etwa 20GHz bis 110GHz immer beliebter, da bei Millimeterwellen-Frequenzen eine höhere Bandbreite zur Verfügung steht. Da sich die Halbleitertechnologie weiter entwickelt, stehen immer mehr Millimeterwellenfrequenzgeräte zur Verfügung, aber die Instrumente zum Prüfen und Messen von Millimeterwellengeräten können sehr komplex sein. Die Herausforderung für die Kommunikationsprüfindustrie besteht darin, Instrumentierungslösungen den Anforderungen an das Prüfvolumen von Millimeterwellengeräten gerecht zu machen.

Bei der Konstruktion solcher Geräte sind Hochleistungssignalketten entscheidend, wie Hochgeschwindigkeitsumwandler mit der Leistung, die erforderlich ist, um die neueste Technologie breitbandbreite Sende- und Empfangskanäle zu erreichen, Hochleistungs-PLLS, orthogonale Modulatoren und Demodulatoren, Breitbandmischer, Breitbandschalter und Abschwächer. Und eine komplette Familie von Transceivern, Datenkonvertern und HF-Komponenten spielen auch eine entscheidende Rolle. Als Anbieter von Hochleistungssimulationstechnologie kann ADI-Unternehmen verschiedene Lösungen zur Verfügung stellen, um die Anforderungen von Kommunikationstestgeräten zu erfüllen. In diesem Beitrag wird analysiert, wie die Übertragungssignalkette der Instrumentenebene Millimeterwelle aus mehreren Kernkomponenten des ADI-Unternehmens aufgebaut werden kann.

Messung der Bedeutung von EVM für Leistungsindikatoren

Die Amplitude des Fehlervektors (EVM) ist ein skalares Maß für die Genauigkeit der digitalen Modulation und ist ein wichtiger Qualitätsfaktor für jede digitale Modulationssignalquelle. Es ist wichtig, niedrige EVM im Sendermodulator zu implementieren, da sich der EVM eines Signals verschlechtert, wenn es durch jede Komponente der Sende-/Empfangsverbindung geht. Der Sender-Aufwärtswandler, Filter, Leistungsverstärker, Empfänger und sogar der Kommunikationskanal können die Signalqualität beeinträchtigen.

Die folgende Abbildung zeigt die EVM-Wannenkurve für ein Funkgerät, die den für das Gerät bei Betriebsleistung verfügbaren Dynamikbereich zeigt. Da das EVM-Ziel für Instrumentierungslösungen in der Regel eine Größenordnung niedriger als die meisten Standardgrenzwerte ist, wird der verfügbare Bereich des Geräts eingeschränkt, wenn die Grenzwerte auf dasselbe Gerät angewendet werden. Wie man EVM-Leistung über Standard aufbaut, ist keine kleine Herausforderung.

Millimeterwellen-Übertragungssignalkette

Wie man qualitativ hochwertige Millimeterwellen-Prüfgeräte mit dem Abstand der Größenordnung baut

In den meisten Fällen kann die Komponentenauswahl und -optimierung den EVM-Eintrag erheblich verbessern, aber es kann nicht ausreichen, durch das Rekonfigurationssystem, kann die Rauschleistung für Linearitätsleistung verwenden, die Kurve nach rechts machen, natürlich kann auch entgegengesetzte Dinge tun, um das System zu konfigurieren, um eine bessere Rauschleistung zu erzielen, Kurve nach links zu verschieben, nach der Rekonfiguration. Sie können eine neue Wannenkurve erstellen, die eine Größenordnung besser als das ursprüngliche Design ist, wie in der Abbildung unten gezeigt. In diesem Setup können Designer eine Millimeterwellen-Übertragungssignalkette mit einem Hochgeschwindigkeits-Digital-Analog-Wandler, einem Millimeterwellen-Upconverter, einem Ultra-Low-Phasenrausch-Konverter und einem Verstärker konstruieren.

Der Komplex, wenn die Topologie in der Millimeterwellen-Übertragungs-Signalkette verwendet wird, da die Filterung vereinfacht und die Gesamtleistung erreicht werden kann. Der Komplex if wird zuerst mit einem Mixed-Signal Front End (MxFE) Gerät AD9082 erstellt, das vier Dacks enthält, die jeweils mit 12GSPS arbeiten, die den Komplex if Wellenform direkt mit einem eingebauten digitalen Modulator erzeugen können. Diese Signale, 90° auseinander, werden dann dem ADMV1013 zugeführt, einem integrierten Millimeterwellen-Upconverter mit eingebautem Frequenzverdoppeler und abstimmbarem LO-Filter. Das Trägersignal wird dann mit dem Konvertierungsschleifengerät ADF4401A für den Upconversion-Betrieb erzeugt. Das von diesem Gerät erzeugte Trägersignal hat einen sehr aufgeräumten Spektralgehalt und ein extrem geringes Phasenrauschen. Schließlich wird der Ausgang des MMW-Modulators mit dem MMW-Frequenzverstärker HMC635 verbunden und der Ausgang des Ergebnisses mit dem Vektorsignalanalysator verbunden.

Darüber hinaus kann der Trägerdurchführungseffekt durch die im ADMV1013 integrierte LO-Null-Funktion deutlich reduziert werden. LO-Feed-Through Elimination und Sideband Reduktion helfen, den Filter für die Signalkette zu vereinfachen. In dieser Einstellung wird das Seitenband um -35DBC reduziert und der Carrier Feed-Thru um -30DBC ohne zusätzliche Kalibrierung reduziert. Weitere Verbesserungen können durch Kalibrierung erreicht werden.

Hinsichtlich der EVM-Leistung auf der Übertragungskette wird der Ausgang der Übertragungskette mit einem kommerziellen Vektorsignalanalysator verbunden, was wiederum zu einer Testvektorbreite von 100MHz und einer neuen 5G radioFR2-Wellenform mit 256 orthogonaler Amplitudenmodulation führt. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, ist die EVM-Leistung auf allen Frequenzen sehr gut. Das Standard EVM Limit beträgt etwa -30DBC. Der EVM in der Abbildung ist etwa 15dB niedriger als die Standardgrenze. Beachten Sie, dass es für jede Konfiguration des Systems mehrere Wannenkurven gibt und bei niedrigeren Leistungspegeln der Endverstärker in der Signalkette umgangen wird, was dazu beiträgt, dass die Rauschleistung Vorrang vor der Linearitätsleistung erhält. Wenn die Ausgangsleistung steigt, ist das Gerät für Linearität gegenüber Rauschen konfiguriert, was zu einer viel breiteren EVM-Badkurve führt, was zeigt, dass die EVM-Leistung auf Systemebene durch Neukonfiguration des Systems verbessert werden kann.

Mit der Entwicklung der Technologie beginnen immer mehr Branchen und Anwendungen, Millimeterwellenfrequenzen zu verwenden, aber die Ausrüstung, die für Millimeterwellenprüfungen benötigt wird, stellt extrem hohe Leistungsanforderungen. ADI bietet eine breite Palette von Geräten zum Aufbau von Übertragungssignalketten für Leiterplatten auf Instrumentenebene an und unterstützt Kunden dabei, differenzierte Systeme für den aufstrebenden Millimeterwellenmarkt zu entwickeln.