新闻单位网站建设的意义,中环互联网网站建设套餐,中小型企业网络拓扑图及配置,网站人员队伍建设落后番外10#xff1a;使用ADS对射频功率放大器进行非线性测试2#xff08;使用带宽20MHz的64QAM信号进行ACLR、EVM、CCDF测试#xff09;
1、基本理论
功率放大器的非线性性能十分重要#xff0c;特别是对于当前广泛使用的移动设备。由于其各种复杂的信号调制#xff0c;功…番外10使用ADS对射频功率放大器进行非线性测试2使用带宽20MHz的64QAM信号进行ACLR、EVM、CCDF测试
1、基本理论
功率放大器的非线性性能十分重要特别是对于当前广泛使用的移动设备。由于其各种复杂的信号调制功率放大器的实际的非线性性能最好要使用调制信号来进行测试而不是单音或者双音信号。查阅文献发现经常使用的测试调制信号为以下几种
带宽为5MHz的W-CDMA信号6.5dB左右的PAPRHigh_Efficiency_Wideband_Power_Amplifier_with_Class-J_Configuration 带宽为20MHz的LTE信号7.5dB左右的PAPR Broadband Class-JF−1 Continuum Mode_Design_Utilizing_Harmonic 带宽为20MHz的16QAM信号5.5dB左右的PAPR A_Generalized_HighEfficiency_Broadband_ClassE_F3_Power_Amplifier_Based_on_Design_Space_Expanding_of_Load_Network 带宽为500KHz的MSK调制的GSM信号 Design_of_Highly_Efficient_Broadband_Class-E_Power_Amplifier_Using_Synthesized_Low-Pass_Matching_Networks 带宽为270KHz的MSK调制的GSM信号 Broadband_GaN_ClassE_Power_Amplifier_for_Load_Modulated_Delta_Sigma_and_5G_Transmitter_Applications 带宽为20MHz的64QAM信号6.5dB左右的PAPR Design_of_Broadband_HighEfficiency_Power_Amplifier_Through_Interpolations_on_Continuous_Operation-Modes
等等等等
调制信号的重要非线性指标测试—ACLR ACLRAdjacent Channel Leakage Power Ratio 测试目的避免对邻近信道产生干扰 LTE和ACLR测试除了需要测试自身带宽相同的邻信道泄漏功率比E-UTRA ACLR还需测试在5MHzWCDMA或1.6MHzTDSCDMA带宽内的ACLRUTRA-ACLR1,UTRA-ACLR2。
ACLR来源载波的交调产物宽带系统频率分量丰富不同频率的载波之间在经过非线性器之后相互调制比如f1f2,2f1f2,2f2f1,2f1-f2,2f2-f1等产物但真正落在相邻频段的只是三阶交调产物3f1-2f2,3f2-2f1ACLR产生的根源在于Transceiver和PA其中PA占大头
ACLR信号的基本要求数据来自etsi.org
调制信号的重要非线性指标测试—EVM 误差向量幅度EVM, Error Vector Magnitude误差向量包括幅度和相位的矢量是在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差。简单来说发射的信号是不是会落在预期的星座点上以下面的16QAM星座图为例距离理想点越远EVM也越大。而影响射频系统EVM的主要问题是其非线性其中的大头是功率放大器的影响。 ACLR信号的基本要求数据来自etsi.org 调制信号的重要输入指标—CCDF PAPR CCDF 互补累计分布函数可以这么理解横坐标为X纵轴表示概率对应CCDF上的点值表示大于这个X的PAPR的概率。CCDF和PAPR基本相关参考博客 https://blog.csdn.net/xinyizhangwei/article/details/21173759
2、基于ADS的20MHz带宽—64QAM信号测试
拿出我自己设计的一个PA其版图仿真的性能参数如下所示 器件CGH40010F 类型自己设计的宽带E类 频率2.5GHz-3.9GHz PAE61.649-70.339 DE65.239-73.452 Gain10.5-11.6dB Pout40.5-41.6dBm 建立如下的一个symbol留出四个接口分别为输入、输出、栅极电压、漏极电压 在此使用ADS的VTB平台和SystemVue进行联合仿真使用此VTB功能可能需要额外的许可证在此从器件栏中选择 选择第一个 选择5G中的DL的发射分析组件 按照下面的参数进行测试其中Modulation选择为3表示为64QAM。此外1为QPSK2为16QAM4为256QAM。带宽为20MHz。输入信号的平均功率为20dbm 整体的电路如下所示 运行仿真可能需要半个小时左右。
3、结果展示与分析
首先是输出信号的频谱图目视ACLR在-3dbc左右 测试也可以提供了准确的ACLR数值如下表所示 由此可见其ACLR性能还算可以读者也可以和文章 Design_of_Broadband_High-Efficiency_Power_Amplifier_Through_Interpolations_on_Continuous_Operation-Modes 中的测试进行对比两者使用的同一个调制方式和输入信号的幅度但是我这里是版图仿真结果。
此处设置的输入功率平均为20dbm这是为什么呢。下面给出大概的答案。输入和输出的平均功率如下表所示由此可见输出信号的平均功率为33.8dBm放大了13dB左右 输入和输出的峰值功率如下所示由此可见输出的峰值功率达到了40.9dbm左右达到了晶体管的额定的功率这是此处输入20dbm的一个原因 仿真得到的EVM为1.259如下所示非常完美但是是版图仿真得到的而非实际测试测试时可以加入噪声来进一步模拟实际情况。 下面对信号的CCDF和PAPR进行分析得到的CCDF曲线如下所示
无线信号从时域上观测是幅度不断变化的正弦波幅度并不恒定一个周期内的信号幅度峰值和其他周期内的幅度峰值是不一样的因此每个周期的平均功率和峰值功率是不一样的。在一个较长的时间内峰值功率是以某种概率出现的最大瞬态功率通常概率取为0.01。在这个概率下的峰值功率跟系统总的平均功率的比就是峰均比。此处在CCDF为1时的横坐标基本代表了信号的PAPR此处为8.5dB左右。
此处测试基本完成下面有空介绍一下在ADS如何使用DPD来提升PA的线性度。作者也是初学者如有错误欢迎评论区指出。
4、应用数字预失真DPD
此处输入功率修改为18.7dBm。创建如下的DPD原理图使用ADS模板路径ADS2023\examples\Signals_and_Systems\Wireless 设置输入信号为18.7dbm 放置待测PA 设置待测参数为64QAM的带宽20MHz的3GHz信号只需要修改NR开头的参数 点击运行需要十分钟左右。
4、DPD后的结果对比
预失真前后的频谱图对比 输入信号、放大后的原始信号、预失真后的信号的ACLR对比 输入信号、放大后的原始信号、预失真后的信号的输入均值功率、峰值功率表 输入信号、放大后的原始信号、预失真后的信号的EVM性能 由此可见设计的PA在3GHz内满足设计的要求。但是此处设计的PA频率范围为2.5GHz-3.9GHz。在此对3.8GHz的信号和2.5GHz的信号进行测试。 下面是3.8GHz的非线性测试简要结果 下面是2.6GHz的非线性测试简要结果
