Ein neuer Vektorsignalanalysator in der Anwendung 14 GHz - Rekordwert im kompakten PXI-Format

Sowohl im Entwicklungslabor wie auch in einer Fertigungs-Umgebung zum Test von HF-Baugruppen einsetzbar ist ein neuer Vektorsignalanaly- sator im PXI-Systembus-Chassis-Format. Mit einem Frequenzbereich bis 14 GHz eröffnet er vielfältige Anwendungen.

Der HF-Vektorsignalanalysa-tor (VSA) nennt sich NI PXIe-5665 und wurde von National Instruments entwickelt. Er kann neben seinem Frequenzbereich von 20 Hz bis 14 GHz auch ein sehr niedriges Phasenrauschen von -129 dBc/Hz (bei 10 kHz Offset) und einen mittleren Rauschpegel von -165 dBm/Hz aufbieten. Dementsprechend umfassend sind seine Applikationen.

Applikation: Test der harmonischen Oberwellen mit dem RF List Mode

Der Vektorsignalanalysator eignet sich z.B. sehr gut für Tests von Ober- und Nebenwellen-Ausstrahlungen, also für Messungen, die für die Charakterisierung von Leistungsverstärkern und anderen HF-Schaltungselementen bei Mobiltelefonen oder in Wireless-Systemen geläufig sind. Selbst am oberen Frequenzbereichs-Ende von 12 bis 14 GHz weist der VSA einen mittleren Rauschpegel von -142 dBm/Hz und eine Amplitudengenauigkeit von ±0,25 dB auf, so dass er besonders für das Testen und Erkennen kleiner Signale bei hohen Frequenzen geeignet ist (Beispiel für eine Bildschirmdarstellung in Bild 1).

Mit dem „RF List Mode“ des Analysators kann zügig zwischen den Frequenzen gewechselt werden, wodurch Sweep-Zeiten deutlich sinken. Darüber hinaus kann mit diesem Modus eine Reihe von Parametern, u.a. Frequenzen oder Referenzpegel, vorgegeben werden, die in Mikrocode umgewandelt werden, wodurch zeitintensive Software-Aufrufe zwischen Analysator und PC überflüssig werden.

Applikation: Test von Halbleitern und Mobiltelefonen

Die Entwicklung neuer Mobilfunk- und Datenstandards verläuft mit rasanter Geschwindigkeit. Entwicklungsingenieure müssen deshalb ihre Anwendungen stets an diese neuen Standards anpassen. Mit dem softwaredefinierten Ansatz bei Messgeräten für alle NI-Messgeräte im HF-Bereich können Analysatoren bzw. Generatoren mit einer Vielzahl an Software-Toolkits von National Instruments für Standards wie WCDMA, LTE, GPS oder Bluetooth zum Einsatz kommen. Auch zukünftige Standards, die sich noch in der Entwicklung befinden, können verwendet werden, da in der überwiegenden Zahl der Fälle die Hardware prinzipiell gleich bleibt und sich nur die Software-Schicht ändert.

Dank Linearität, niedrigstem Phasenrauschen und hohem Dynamikbereich lassen sich auf dem Analysator auch beispielsweise ACLR-Messungen (Adjacent Channel Leakage Power Ratio) mit sehr hoher Empfindlichkeit durchführen. Bild 2 zeigt einen oberen ACLR-Wert von -81,7 dBc. Und Bild 3 zeigt ein Messbeispiel aus dem LTE-Standard: Hier wurde die EVM ermittelt (Error Vector Magnitude), ein Parameter, der eine Aussage zur Signalverstärkung und zum Rauschen eines Empfängers erlaubt. Der EVM-Wert ist die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem eines idealen Modulationsvektors, ermittelt für jedes einzelne Symbol. Mit dem neuen Analysator können derartige Messungen bis herab zu 0,15 % durchgeführt werden.

Interessant an dem neuen Analysator ist auch dessen Rauschkorrektur-Modus: Hierfür wird der HF-Eingang intern abgetrennt und mit einem 50-Ω-Widerstand verbunden. Der Pegel wird nun in dieser Konfiguration gemessen und in einem Zwischenspeicher abgelegt. Der HF-Messeingang wird dann wieder angeschlossen und die eigentliche Messung durchgeführt. Die im Zwischenspeicher abgelegte Messung wird anschließend vom tatsächlichen Ergebnis abgezogen und der Rauschpegel so um wenigstens 5 bis 6 dB verringert.