Breitbandtests mit dem FSW-Signalanalysator (rechts) zur Steuerung eines Vektorsignalgenerators. (Bild: National Instruments)
Eine große Bandbreite gibt 5G-Systemen die Kanalkapazität, die für die spezifizierte maximale Daten-Downlink-Geschwindigkeit von 20 GBit/s erforderlich ist, während die Auflösung des Automotive-Radars direkt mit der Bandbreite zusammenhängt. Für Breitband-Designs, die Millimeterwellen-Frequenzen verwenden, benötigen Geräte-Entwickler geeignete Testgeräte. Die aktuellen Signal- und Spektrumanalysatoren wie die der FSW-Serie (Bild 1) können das gesamte Spektrum von 2 Hz bis 85 GHz in einer einzigen Messung messen und darstellen. Mit dieser Gerätegeneration wurde die Analysebandbreite von 500 MHz bis 1 GHz auf bis zu 8,3 GHz erweitert. Das vereinfachte Blockdiagramm (Bild 1) zeigt die Eingangsschaltung eines solchen Signalanalysators.
Wofür 5G-Breitbandverstärker gebraucht werden
Die ersten 5G-Dienste im Millimeterwellenbereich werden voraussichtlich das Band bei 26 GHz nutzen. Für diese Anwendungen werden Breitband-Leistungsverstärker benötigt, die von 24 GHz bis 28 GHz arbeiten. Ein Betrieb des Verstärkers nahe seinem Kompressionspunkt verbessert den Wirkungsgrad, und die digitale Vorverzerrung (DPD) unterstützt die Linearität. Zur Validierung des Designs ist ein Testaufbau mit passendem DPD-Tool und einer Möglichkeit zur Messung von Parametern wie Fehlervektorbetrag (EVM), AM/AM- und AM/PM-Verzerrung nötig. Die Kombination aus dem Spektrum- und Signalanalysator FSW in Kombination mit dem Vektorsignalgenerator SMW200A stellt eine Closed-Loop-Lösung für Tests von Breitbandverstärkern dar. Beim Signalgenerator können Optionen für spezielle Messapplikationen und Standards hinzugefügt werden, wie die Option für Mobilfunkverstärker und integrierte Frontends. Der Signalgenerator wendet das DPD-Modell direkt und in Echtzeit auf das Signal an, ohne dass eine Neuberechnung der Wellenform erforderlich ist. Eigenschaften wie EVM, Nachbarkanalleistungsverhältnis (ACLR), AM/AM und AM/PM, Verstärkung und Verstärkungskompression können mit einer einzigen HF-Messung abgeleitet werden.
Wie Signalanalysatoren das Testen Automotive-Radar vereinfachen
Das Ultrabreitbandradar ist für fortgeschrittene Fahrerassistenzsysteme (ADAS) wie Kollisionsvermeidung und adaptive Geschwindigkeitsregelung unverzichtbar und wird in Zukunft auch bei vollständig selbstfahrenden Fahrzeugen eine entscheidende Rolle spielen. Automotive-Radare basieren häufig auf dem frequenzmodulierten Dauerstrichverfahren (Frequency-Modulated Continuous Wave, FMCW), das die gleichzeitige Messung von Entfernung und Geschwindigkeit eines Zielobjekts ermöglicht. Es wird ein kontinuierlicher Träger ausgesendet, der durch eine periodische Funktion wie eine Sinus- oder Sägezahnwelle moduliert wird. Wenn ein Signal von einem Objekt im Sichtfeld reflektiertet wird und dann beim Empfänger eintrifft, werden die Entfernung und die Geschwindigkeit anhand der gesendeten und empfangenen Signale berechnet.
Da im Vergleich zur Größe und Bewegung des Zielobjekts eine sehr hohe Auflösung erforderlich ist, um Details des Zielobjekts zu messen und zwischen verschiedenen Objekten unterscheiden zu können, sind für die Radargeräte das 79-GHz-Band und eine Bandbreite von bis zu 4 GHz vorgesehen. Mit einer erweiterten internen Messbandbreite vereinfachen Signalanalysatoren das Testen von Ultrabreitband-Radaren. Die FSW-K6 Pulsmessanwendung erfasst Pulsparameter und erstellt eine Trendanalyse über viele Pulse. Eine segmentierte I/Q-Erfassungsfunktion erweitert den Analysezeitraum bei Pulslängen von weniger als 1 µs und einer Pulswiederholrate (PRI) von 1 kHz fast um das 1000-fache. Zusätzliche Messoptionen stehen zur Verfügung, um Pulskompressionsparameter zu messen und Effekte wie Modulatoren und Exciter zu bewerten, die die Radar-Performance beeinträchtigen können. Darüber hinaus lassen sich Transientenanalysen und Chirp-Messungen durchführen.
Das sind die Hauptanforderungen für eine Echtzeit-Signalanalyse
HF-Ingenieure benötigen zunehmend Geräte, die dynamische und transiente HF-Signale verarbeiten können, wie z. B. in Frequenzsprung-Funkgeräten und Breitband-VCOs (spannungsgesteuerten Oszillatoren), die in Radarsystemen und Satellitenbodenstationen verwendet werden. Diese erfordern Echtzeit-Signalanalysefunktionen, um alle relevanten Informationen über das Signalverhalten zu er-fassen. Signalanalysatoren, die gesweepte Messungen durchführen, können Signaländerungen übersehen, die auftreten, wenn das erfasste Signal analysiert wird und das Gerät keine Messungen vornimmt. Kürzere FFT-Berechnungszeiten und schnelle digitale Auflösebandbreiten-Filter (RBW-Filter) haben die Dauer dieses Blindzeitraums stark reduziert.
Wenn Abtastung und FFT-Berechnung gleichzeitig erfolgen, kann die Signalanalyse in Echtzeit erfolgen. Es gibt zwei Hauptanforderungen: Der FFT-Algorithmus muss mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden, um zu verhindern, dass sich unverarbeitete Daten ansammeln, und es werden Analog-/Digitalwandler mit hoher Bandbreite benötigt, die ohne Versetzen des Lokaloszillators einen großen Frequenzbereich als Single-Shot erfassen. Für den FSW gibt es verschiedene Echtzeit-Messpakete, die es ermöglichen, nicht nur Frequenzsprung-Algorithmen zu analysieren, sondern auch alternative Algorithmen zu erstellen, um Kollisionen zwischen den Signalen verschiedener Systeme zu vermeiden. (bs)
