1、引言

    對工程師而言，使用一臺儀器就能跨越多域（時域、頻域及調(diào)制域）查看信號，并同時分析多個不同類型的測量，這在復(fù)雜的5G系統(tǒng)測試中非常實用，因為在5G系統(tǒng)中數(shù)字信號、模擬信號和RF信號彼此交互。

   盡管5G系統(tǒng)開發(fā)時已經(jīng)做了大量的工作，但科學(xué)家和工程師仍面臨著許多挑戰(zhàn)，包括：

■ eMBB (增強移動寬帶)收發(fā)機實現(xiàn)問題，包括高效實現(xiàn)應(yīng)用的信道編碼(LDPC和Polar碼)、收發(fā)機設(shè)計的能效、大尺寸FFT的OFDM和DFT擴展OFDM信號強大的同步方法。

■ 考察V2X和遙控通信系統(tǒng)使用的超可靠URLLC (超可靠低時延通信)傳輸方法，包括高效通信信道編碼、可靠的接入無線資源以及收發(fā)機設(shè)計。

■ 考慮收發(fā)機在毫米波范圍通信中實現(xiàn)的具體問題

■ massiveMIMO結(jié)構(gòu)和算法

■ mMTC (海量機器型通信，如物聯(lián)網(wǎng))使用的能效傳輸、同步和多種接入方法

■ mMTC調(diào)制和編碼

■ 感知無線電在5G中的應(yīng)用

2、關(guān)聯(lián)模擬信號、數(shù)字信號和RF信號的根本原因

   5G系統(tǒng)的開發(fā)過程離不開數(shù)字信號、模擬信號和RF信號。如今，RF功放同步、增益和定時特點測試必須與現(xiàn)代控制接口結(jié)合在一起，如采用MIPI的RF前端控制接口 (RFFE)。

   能夠跨多個域分析信號對查找干擾、毛刺、雜散信號、跌落及其他錯誤至關(guān)重要。

   在本期內(nèi)容中，我們將為大家實測演示寬帶RF放大器典型的5G系統(tǒng)調(diào)試和驗證場景。

3、測試設(shè)置

   為了展示使用多域示波器分析RF放大器性能的優(yōu)勢，我們使用泰克MSO6B系列示波器作為我們的采集硬件。

圖1. MSO6B示波器安裝了SignalVu-PC軟件

   我們的被測器件是Mini Circuits的GVA-123+，這是一種小型RF放大器，但它演示了用戶設(shè)備和基站應(yīng)用典型的測量問題。

圖2. 測試設(shè)備，包括示波器、信號發(fā)生器、耦合器、電源和DUT

   我們配置泰克AWG70000B任意波形發(fā)生器作為我們的信號源，在3.5GHz中心頻率生成單個5G NR載波，帶寬為100MHz。它是一個上行信號，30kHz副載波間隔(SCS)，256-QAM，11.5dB OFDM PAPR。

AWG調(diào)節(jié)為250mV ~ 500mV峰峰值信號，約為–11 ~ –17dBm合成平均功率。

我們使用耦合器(ZDC-10-0123)，在示波器通道1上捕獲輸入信號。吉時利源測量單元(SMU)為被測器件供電。

我們還在示波器通道6上增加了一只電流探頭，測量放大器吸收的電流。

在MSO6B示波器上，我們運行SignalVu VSA軟件，裝有5G NR選配插件，我們把它配置成分析示波器通道1捕獲的信號。

4、測量實例

作為實例，我們將看到放大器獲得良好的讀數(shù)，在RF輸入上開始觸發(fā)。

圖3. 在這個測量中，星座圖中顯示的EVM與預(yù)期相符

然后我們在引入干擾時會突然看到變化，我們捕捉到高失真時點，這是什么引起的呢？

圖4. 在這個測量中，EVM高于預(yù)期

    在上面兩個截屏中可以看到，星座圖中的5G EVM在好和壞之間脈沖波動。我們可以看下功率相對于時間畫面，也可以看到功率有時會跌落。

   因此我們看到所有RF域指標(biāo)都顯示出了問題，我們想進一步了解根本原因。

   您懷疑這與電源有關(guān)，如果使用的是傳統(tǒng)VSA，您會不知所措，只能不斷地猜測。而MSO6B不同，它可以同時查看模擬信號、數(shù)字信號和RF信號，所以我們可以關(guān)聯(lián)到根本原因。

   如果我們看一下通道6上測量信號的電流探頭和通道5上的RF輸出，我們可以看到電流在周期性下跌。

圖5. 在這個采集中，電源傳送48mA (通道6, 藍色)，功放的輸出(通道5, 橙色)是標(biāo)稱值

圖6. 在這個采集中，電源傳送22mA (通道6, 藍色)，功放的輸出(通道5, 橙色)已經(jīng)下跌

   所以我們改變視角，在時域中觸發(fā)電流，而不是在頻域中觸發(fā)RF脈沖。

   為此我們將把觸發(fā)源變成通道6上的電流探頭，因為我們知道正確操作發(fā)生在47mA，所以我們把觸發(fā)點設(shè)置在43mA，在下降時捕捉信號。我們設(shè)置成觸發(fā)電流邊沿，而不是脈沖。

圖7. 觸發(fā)設(shè)置成捕獲電流下降，以統(tǒng)一采集低電流情況

   現(xiàn)在我們通過示波器關(guān)聯(lián)到RF性能下跌的原因，在返回SignalVu時，我們現(xiàn)在可以捕捉電流開始下跌的時點。

圖8. 在觸發(fā)低電流情況時，我們在星座圖中一直看到高EVM

   這里我們看到電流與示波器屏幕上的RF性能的跌落相關(guān)。這足可以確認，我們已經(jīng)觸發(fā)電流下跌，不再會有閃爍的星座圖或EVM畫面，我們可以更好地看到實際問題。您可以看到，我們的EVM一直很差，因為我們已經(jīng)觸發(fā)了故障時點。

   現(xiàn)在我們看一下在電流落在規(guī)范內(nèi)時是否觸發(fā)，看一下RF測量會發(fā)生什么情況。為此，我們只需把觸發(fā)方向變成上升，現(xiàn)在可以捕獲電流落在規(guī)范內(nèi)的時點。在示波器應(yīng)用中，我們的RF能量如預(yù)期那樣恢復(fù)，看一下SignalVu VSA應(yīng)用，捕獲的每個5G信號都滿足規(guī)范。

圖9. 只需按幾下按鈕，就可以把觸發(fā)設(shè)置成捕獲電流提高，在電流恢復(fù)正常時一直采集信號

圖10. 觸發(fā)電流的上升沿，確定電流恢復(fù)正常的測量時點

圖11. 在以正常電流獲得測量時，EVM一直落在規(guī)范內(nèi)

   在電流不符合規(guī)范時，我們的RF輸出和EVM也落在規(guī)范外。所以我們把RF性能下跌的原因與電源電流的周期下跌關(guān)聯(lián)起來了。

   在這個簡單的演示中，我們使用SMU步進的提高和降低電流。作為5G設(shè)計人員，大家可能知道電流變化更多的底層原因，比如DPD算法或系數(shù)加載錯誤。

   通過基于示波器的解決方案，我們還可以測量和計算精準(zhǔn)的放大器功率系數(shù)指標(biāo)，比如功放的功效(PAE)。

   這個器件沒有數(shù)字總線，如果有，我們可以觸發(fā)數(shù)字總線，把問題與數(shù)字總線行為關(guān)聯(lián)起來。