Worauf es bei der Auswahl eines HF-Signalgenerators ankommt
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Worauf es bei der Auswahl eines HF-Signalgenerators ankommt
In nicht allzu ferner Zukunft werden MIMO-Kommunikationssysteme auch eine gerichtete Abstrahlung unterstützen. Hier werden die Amplitude und die Phase der HF-Signale an jeder einzelnen Antenne so verändert, dass das Antennenstrahlungsdiagramm im Hinblick auf eine maximale Signalstärke am Empfänger verbessert werden kann. Für die hier benötigten Messungen ist eine sehr genaue und stabile Synchronisation zwischen den einzelnen Signalgeneratoren entscheidend. Eine weitere wichtige Anforderung ist ein Phasen-Jitter des HF-Trägers von weniger als 2 Grad zwischen den Signalgenerator-Ausgängen.
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Anforderungen bezüglich Frequenzbereich
Weil eine große Frequenzabdeckung teuer ist, wird meist nur das beschafft, was momentan oder in naher Zukunft benötigt wird. HF-Signalgeneratoren bis 6 GHz wurden speziell für den drahtlosen Markt entwickelt. Es gibt aber auch Modelle, die nur die Frequenzbänder von 2,4 GHz und 3 GHz abdecken und sich für Mobiletelefone oder für Geräte für das lizenzfreie ISM-Frequenzband (Industrial, Scientific, Medical) eignen.
Einige Signalgeneratoren decken nur den Frequenzbereich von bestimmten Mobilfunkdiensten ab. Ein Beispiel sind WiMAX-Tester, die nur die Frequenzbänder von 2,5 GHz und 3,5 GHz abdecken. Mit einem Signalgenerator mit durchgehender Frequenzabdeckung lässt sich aber sicherstellen, dass die Produkte auch nahe den Bandgrenzen getestet werden können. Zudem lassen sich auch neue Funkbänder einbeziehen, die in der Zwischenzeit freigegeben wurden. Beispielsweise sollen neue Mobilfunkdienste in den lukrativen früheren UHF-Fernsehbändern zur Anwendung freigegeben werden.
Bei der Modulation von Signalen wird die Spitzenleistung durch die maximale Ausgangsleistung des Verstärkers im Generator begrenzt. Somit ist die maximale modulierte Leistung geringer als die maximale CW-Leistung. Um wie viel geringer, hängt vom Scheitelfaktor des Signals ab. WLAN und WiMAX nutzen zum Beispiel OFDM-modulierte Signale, so dass durch die relativ hohen Scheitelfaktoren die maximale modulierte Leistung rund 10 bis 13 dB unter der maximalen CW-Leistung liegt.
Moderne Signalgeneratoren, die auch als Vektor-Signalgeneratoren (VSG) bezeichnet werden, nutzen einen I-Q-Modulator (In-Phase und Quadratur), der für eine Erzeugung praktisch beliebiger Modulationssignale verwendet werden kann (Bild 2). Dies ermöglicht eine einfache Erzeugung auch der komplexen Signale der heutigen Mobilfunksysteme wie W-CDMA, WLAN und WiMAX. Die meisten VSGs verfügen über einen Arbitrary-Waveform-Generator oder ARB. Die Signale lassen sich mittels Software erstellen, wobei eine Datei mit I- und Q-Werten erstellt wird, die dann in den ARB-Speicher des Generators geladen wird. Ein wichtiger Kennwert eines VSG ist die Signalbandbreite. Für die meisten neuen OFDM-modulierten Signale, wie WLAN, WiMAX und LTE, werden Bandbreiten bis 40 MHz benötigt. Da die meisten Messanwendungen verschiedene Signale benötigen, ist ein großer ARB-Speicher, der mehrere Signale speichern kann, von Vorteil.
Die Anbieter von Signalgeneratoren bieten PC-basierende Software-Werkzeuge, wie SignalMeister von Keithley oder Signal Studio von Agilent, zur Erstellung von Signalen für viele Funkstandards (wie z.B. WLAN) an. Zudem lassen sich mit universellen Tools, wie MatLAB oder LabVIEW, beliebige Signale generieren. Diese sind besonders bei nicht normgerechten Signalen hilfreich. Moderne PCTools verfügen über eine grafische Bedienschnittstelle (GUI), die sich an einem Blockdiagramm orientiert und damit die Erstellung von Signalen deutlich vereinfacht und beschleunigt. Dies ist besonders für MIMO-Signale und zur Überprüfung der Senderverzerrung und der Kanalemulation wichtig.
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