Optimice su analizador de señal y espectro para satisfacer los requisitos de EVM más exigentes

Su misión

Los últimos desarrollos en los estándares para las comunicaciones móviles e inalámbricas muestran una clara tendencia hacia mayores anchos de banda de señal y modulaciones de orden superior. Esto afecta directamente a los requisitos de rendimiento de magnitud del vector de error de los dispositivos bajo prueba y de los equipos de test y medida. Por ejemplo, en la versión más reciente del estándar IEEE 802.11be se ha duplicado el ancho de banda máximo de 160 MHz a 320 MHz, y se utilizan modulaciones de hasta 4096QAM. Por tanto, este estándar establece el límite de EVM con modulación 4096QAM en –38 dB, lo que es mucho más estricto que los límites de los estándares anteriores de Wi-Fi®. Puesto que este límite rige a nivel de sistema, los requisitos de EVM a nivel de componentes deben ser todavía más estrictos para garantizar que la EVM del sistema en conjunto cumpla el estándar. Por lo tanto, los fabricantes de amplificadores y chips Wi-Fi® necesitan analizadores de señal y espectro con una magnitud del vector de error residual de entre –53 dB y –55 dB para contar con seguridad con un margen suficiente para la caracterización fiable de los componentes.

Los requisitos de rendimiento de EVM son también cada vez más rigurosos en escenarios de prueba OTA para 5G, donde los niveles de señal suelen ser muy bajos dada la elevada pérdida por propagación en el espacio libre. El rendimiento de EVM del analizador de señal y espectro debe ser lo suficientemente bueno para procesar estos niveles de señal.

Estos requisitos representan un verdadero desafío, incluso tratándose de un instrumento de gama alta con un rendimiento de RF excelente, como el analizador de señal y espectro R&S®FSW. La demanda de mejoras para incrementar el rendimiento de EVM es cada vez mayor.

Solución Rohde & Schwarz

Partiendo de un dispositivo bajo prueba (DUT) con una señal de referencia (s_ref) en la entrada, la señal medida (s_meas) en el R&S®FSW contiene contribuciones de ruido del camino de la señal hasta la entrada del R&S®FSW (contribuciones externas) y ruido propio del instrumento.

Este ruido del receptor de banda ancha es una de las mayores contribuciones a la EVM residual de los analizadores de señal y espectro, y aumenta a medida que se amplía el ancho de banda. Para eliminar este ruido, el R&S®FSW se puede equipar con la opción de cancelación de ruido I/Q R&S®FSW-K575. Esta opción de software corrige la señal de forma que solo contenga contribuciones de ruido externo (es decir, no causadas por el instrumento), es decir:

Con la opción de cancelación de ruido I/Q R&S®FSW-K575 el procedimiento es el siguiente:

• Primeramente realiza una captura única de smeas. Como se muestra en la fig. 1, se incluyen aquí todas las contribuciones de ruido:

• En caso de una señal repetitiva, se puede mostrar fácilmente que la promediación de la señal medida a partir de varias capturas puede eliminar el ruido total prácticamente por completo, es decir, hasta un valor ideal (donde s_avges la señal tras la promediación):

• Las ecuaciones de arriba muestran que el ruido total (n_total)se puede deducir de la medidas disponibles:

• La potencia de ruido total (N_total) se puede calcular con facilidad a partir de ntotal. Además, la potencia de ruido del receptor (N_RX) se puede medir en relación a una entrada del R&S®FSW provista de terminación. Esta medida se realiza de forma interna sin necesidad de cambiar la configuración de medida.
• Puesto que N_totaly N^_RXson conocidos, se puede determinar la relación del ruido externo a la potencia de ruido total:

• Partiendo de esto, el ruido externo (n_external) es:

• Entonces se puede derivar la señal corregida:

Efecto en los resultados de medida

Al eliminar el ruido de banda ancha interno del instrumento, la opción de cancelación de ruido I/Q R&S®FSW-K575 puede reducir de forma sustancial la EVM residual del R&S®FSW, especialmente para niveles de baja potencia de entrada, donde la EVM generalmente está dominada por el ruido de banda ancha. La figura 3 muestra un ejemplo de la mejora de la EVM residual en el R&S®FSW para una señal IEEE 802.11be de 320 MHz de ancho a 6,905 GHz.

En el enfoque descrito más arriba, el R&S®FSW-K575 aplica la cancelación de ruido a los datos I/Q en bruto y puede proporcionar la señal corregida a numerosas aplicaciones de software del analizador. Así pues, no solo puede mejorar la EVM, sino todas las medidas que ofrezcan dichas aplicaciones.

Resumen

La opción de cancelación de ruido I/Q R&S®FSW-K575 mejora las posibilidades del R&S®FSW para cumplir los más estrictos requisitos de rendimiento de magnitud del vector de error con una simple actualización de software, en lugar de tener que modificar el hardware del instrumento. Gracias a su naturaleza genérica, esta opción se puede utilizar con otras aplicaciones de medida y mejora todas las medidas que admitan dichas aplicaciones.