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01-02 2024 Elektronik 21 Messund Prüftechnik verlagert sich der Fokus der Entwickler von der Erreichung der Grundfunktionalität zur Leistungsoptimierung T R-Module stellen die Systemleistung in einem Phased Array durch drei Schlüsselfunktionen sicher ➔ ➔ Steigerung der Sendesignale auf die maximale Sendeleistung ➔ ➔ Ermittlung der Rauschzahl des Systems bei Empfangsvorgängen ➔ ➔ Steuerung der Strahlführung und Winkelgenauigkeit Das Verhalten von T R-Modulen zu charakterisieren stellt hohe Anforderungen an die Leistung und Flexibilität eines Testsystems Es muss sowohl den Sendeals auch den Empfangsmodus unterstützen und gleichzeitig die Genauigkeit und den Durchsatz maximieren Obwohl viele Komponenten zum erfolgreichen Betrieb eines T R-Moduls beitragen – Phasenschieber Dämpfungsglieder Begrenzer – schränken die Verstärker die Sendeund Empfangsleistung des Moduls am stärksten ein Um die Leistung eines T R-Moduls Bild 2 und damit des Phasen-Arrays zu optimieren müssen die Entwickler daher zunächst den rauscharmen Verstärker Low Noise Amplifier LNA des Empfängers und den Leistungsverstärker Power Amplifier PA des Senders charakterisieren Warum sind die Verstärker der T R-Module so wichtig? Der LNA und der PA fungieren als erste Stufe des Empfangspfads bzw als letzte Stufe des Sendepfads Daher optimieren die Entwickler die Empfangsempfindlichkeit anhand der Daten von LNA-Rauschzahlund Verstärkungsmessungen Für die Übertragung optimieren sie Linearität und Effizienz auf der Grundlage des PA-Verzerrungsverhaltens Im Empfangsbetrieb bestimmt der LNA das System-Link-Budget die Rauschzahl und folglich das minimale detektierbare Signal für das T R-Modul Die Friis-Formel zeigt wie sich der Gesamtrauschfaktor des Empfängers Ftotal aus dem Rauschfaktor F Nund der Verstärkung G Nder einzelnen Stufen zusammensetzt Der Rauschfaktor der ersten Stufe F1 bestimmt die minimale Rauschzahl für den Gesamtempfänger Was den Übertragungsweg betrifft so wirken sich Verzerrungseffekte entscheidend auf die Leistung aus – insbesondere nichtlineare Verzerrungseffekte die vom Leistungsverstärker verursacht werden Der Leistungsverstärker spielt als letzte Komponente vor der Antenne eine entscheidende Rolle Seine Verzerrungen wirken sich direkt auf die Qualität des übertragenen Si gnals aus Bandinterne Verzerrungsbeiträge sind besonders problematisch da sich Filtern als unwirksam erweist Die Kommunikationssystembranche betrachtet den Wert der EVM Error Vector Magnitude als Maßstab für die bandinterne Verzerrung Die EVM ist definiert als der quadratische Mittelwert RMS des Fehlervektors über die Zeit an den Stellen n der Symboltaktübergänge Der Fehlervektor ist die Vektordifferenz zwischen dem idealen Referenzsignal und dem gemessenen Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt Bild 3 Modulationsstandards wie 802 11ac und 5G New Radio NR legen den minimal akzeptablen EVM-Wert fest Mit zunehmender Strenge der Standards steigt auch die Notwendigkeit PA-Modulationsverzerrungen und EVM genau zu erfassen und zu optimieren Der Leistungsverstärker trägt auch am meisten zum Stromverbrauch bei Die Vorspannung bestimmt ob sich ein Verstärker linearer aber weniger effizient oder effizient aber mit erheblicher Verzerrung verhält Das bedeutet dass die Entwickler die PA-Effizienz optimieren und gleichzeitig die Linearität gemäß den strengen gesetzlichen Vorschriften beibehalten müssen um die beste Leistung aus dem T R-Modul herauszuholen Übertragungslinearität und Empfangsempfindlichkeit Für alle typischen CW-Continuous Wave und Zweitonprüfungen einschließlich Messungen wie IP3 Intercept Point oder 1-dB-Kompressionspunkt ist das Messgerät der Wahl ein Vektor-Netzwerkanalysator VNA Moderne Kommunikationsstandards erfordern jedoch eine komplexe Modulation von Breitbandsignalen Um modulierte Breitbandsignale zu testen und Verzerrungen wie EVM und ACPR Adjacent Channel Power Ratio zu messen waren bisher ein Signalanalysator Bild 1 Beispiel einer 4x4-Phased-Array-Antenne Vier einzelne integrierte Beamformer-Schaltungen BFIC – rot umrandet – steuern die Antennen an Bild Keysight Technologies Stimmen Sie für uns ab www elektronik de PdJ24