압축에 가까웠을 때 앰프를 테스트하는 문제

신호 및 스펙트럼 분석기는 광범위한 전자 부품 및 제품을 테스트하는 데 필수적인 도구입니다. 그러나 변조 품질 측정에 대한 정확한 결과를 얻으려고 시도하는 데에는 어려움이 있습니다. 효율성을 이유로 일반적으로 압축 한계에 가깝게 작동하는 앰프에 대해 이야기할 때 이는 특히 그렇습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 문제의 원인은 비교적 간단하며 극복할 수 있습니다.

5G는 현재 어디에나 있으며 그 어느 때보다 빠른 데이터 속도를 가능하게 하는 차세대 기술이 될 것입니다. 부품 설계자는 솔루션을 구축하고 장치에서 가능한 최고의 성능을 얻으려고 노력하고 있습니다. 일반적으로 신호 품질 완벽성을 끊임없이 추구하는 과정에서 측정되는 주요 성능 지표는 EVM(오류 벡터 크기), ACP(인접 채널 전력) 또는 ACLR(인접 채널 누출 비율)로 간주됩니다.

증폭기, 특히 송신기의 문제점은 효율성 때문에 거의 항상 압축 한계에 가깝게 작동된다는 것입니다. 이 시점에서 증폭기는 이미 비선형 영역으로 진입하고 있으며 원하는 것보다 더 높은 EVM을 생성하기 시작하고 결과적으로 더 많은 비트 오류가 발생합니다.

전력 증폭기 설계자는 부품 데이터 시트에 값을 입력해야 하며, 가급적이면 장치의 품질이 우수하다는 것을 암시할 수 있는 최상의 수치가 필요합니다. 이는 고객이 OEM 설계를 위한 장치를 선택하도록 유도하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로 설계자들은 종종 EVM과 고효율의 지표가 가장 중요하며 측정값이 디지털 전치왜곡 또는 기타 방법으로 신호를 적용하는 것을 포함할 수 있는 실제 작동 조건과 일치하지 않는 방식으로 테스트한다고 주장합니다.

참조 벡터 품질은 EVM 정확도의 핵심입니다.

벡터 신호 분석기를 사용하여 장치의 비선형 영역에서 EVM을 측정할 때 보고된 EVM 값은 "부정확"하거나 완전히 "잘못"될 수 있습니다. 잘못된 결과가 나오는 이유는 간단합니다.

오류 벡터를 계산하려면 참조 벡터가 필요합니다. 5G 신호, ​​DVB-S 또는 기타 표준을 측정하는 모든 벡터 신호 분석기는 분석기에 적용되는 신호에서 참조 벡터를 계산해야 합니다. 적용되는 신호가 잡음이나 왜곡으로 인해 품질이 낮은 경우 참조 벡터의 품질이 떨어지므로 측정할 수 있는 EVM의 정확도도 떨어지게 됩니다.

 

이에 대한 적절한 시연은 5G NR 신호일 수 있습니다. 이는 새로운 5G 기지국 테스트에 사용될 테스트 모델이기 때문입니다. 테스트 케이스는 전체 400MHz 대역폭 캐리어를 사용하고 256 QAM 변조를 사용합니다. 스크린샷에서 볼 수 있듯이 별자리 지점은 정확히 어디에 있어야 하는지 구별할 수 없습니다.

결과에 따르면 보고된 EVM은 4.69%입니다. FR 2(mmWave)에서 작동하는 5G 기지국의 테스트 한계가 4.5%(3GPP 38.141-2)라는 점을 고려할 때 문제는 이 장치가 통과할지 실패할지, 그리고 측정 결과가 정확한지 여부입니다. 

 

올바른 기호 위치와 그것이 나타내는 "데이터"를 결정하는 것은 불가능합니다. 이는 신호 분석기가 올바른 참조를 계산할 수 없음을 의미합니다. 이는 5G NR 신호 및 기타 유형의 신호를 측정하기 위해 측정 특성을 사용하는 것이 문제가 될 수 있다는 것이 분명하므로 사용자에게 문제를 제기합니다. 5G에 대한 VSA 측정 성격은 측정이 글자 그대로, 정확한 세부 사항까지 구현되어야 한다고 정의하는 표준을 따르지만, 5G 표준은 측정이 수행되는 방식에서 이러한 동작을 설명하지 않습니다.

알려진 데이터 복조

"올바른" EVM을 얻는 유일한 방법은 잡음이 많거나 왜곡된 신호보다는 비교할 수 있는 완벽한 참조 신호를 갖는 것입니다. 이 방법을 사용하면 EVM은 제공된 이상적인 신호에 비해 항상 정확합니다. R&S FSV3000 및 R&S FSW 플랫폼과 같은 신호 분석기를 위한 로데슈바르즈의 소프트웨어 옵션에서 이 기술을 활용할 수 있습니다. 한 가지 예는 R&S FSW-K18 소프트웨어 옵션을 사용하여 위에서 테스트한 것과 동일한 5G NR 신호를 측정하지만 완벽한 기준 신호를 사용하는 것입니다.

 

여기서 측정된 EVM은 5.149%로 5G 측정 특성에서 얻은 결과보다 확실히 높습니다. 이를 통해 사용자는 실제 작동 조건에서 장치의 성능을 보다 정확하고 현실적으로 측정할 수 있습니다.

모바일 통신 표준을 사용하는 경우 디코더가 활성화되어 있어야 합니다. 즉, FEC(순방향 오류 정정)가 적용되고 있어야 합니다. 이는 간섭과 왜곡이 존재하는 조건에서 정확한 측정을 보장합니다. FEC가 원시 기호 오류를 수정할 수 있는 한 이 절차는 복조기에 대한 알려진 데이터 참조로 사용될 수 있습니다. 그러나 이를 위해서는 표준별 디코더의 가용성과 FEC 제한 내 신호 품질이 필요합니다.

결론

측정 작업을 맡은 RF 엔지니어는 장치를 테스트할 위치와 관련된 표준에 따라 측정을 명확하게 수행해야 하지만 결과가 실제 작동 조건에서 성능에 대한 실제 그림을 제공하지 못할 수도 있다는 점도 염두에 두어야 합니다. .