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用于测量解决方案的毫米波无线回程

人气:发表时间:2019-03-13

总结

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回程在电信网络中扮演着重要角色。 它主要由核心网或主干网与整个网络末端的小子网之间的中间链路组成。。 微波移动/无线网络中有三种回程:宏基站宏蜂窝、小蜂窝和毫微微蜂窝。 毫微微小区回程通常使用宽带接入技术,这超出了本应用指南的范围。。 小小区回程负责在室外小小区和连接到宏小区回程网络的节点或连接到广域网( WAN)/互联网/城域网的节点之间传输数据。。 它包括两端的设备,以及中间网格或串行设备。。

目前,有许多不同的回程技术可供运营商选择,E波段就是其中之一。。该频段频谱资源丰富,大气衰减相对较低,在一些国家有频谱许可,是目前微波回程的最佳选择。E波段点对点视线微波无线通信系统,也称为毫米波无线通信系统,在世界上广泛部署,在未经许可的57-64 GHz波段(数据速率高达1 Gbps )、经许可的71-86 GHz波段和92-95 GHz波段(数据速率高达10 Gbps )运行。因此,它非常适用于人口密集的城市环境(距离小于1嘉华平台公里)和郊区工业区(距离在2至5公里之间)。基于这一重要优势,市场分析人士还预测,毫米波回程市场将在未来几年突飞猛进地发展,在LTE小小区回程中,毫米波的日益使用将在促进这一发展方面发挥重要作用。

问题

运营商逐渐过渡到E波段回程有几个原因。首先,它可以在更高的频带中提供更大的带宽,并且天线波束具有极强的方向性,易于控制。此外,E波段无线通信系统的工作频带(即。e。60 GHz和70-90 GHz )现在对商业服务和产品开放。

尽管有这些优点,但在向E波段回程的过渡过程中,可能会遇到许多设计和测试挑战。例如,E波段的波束宽度非常窄,因此信号很容易受到建筑物和大气干扰的影响。系统校准也非常困难。E波段的性能对雨水和氧气的吸收也非常敏感。雨水会严重影响E波段的无线电波传输,使得E波段无线通信系统必须反复发送数据才能达到标准服务水平。 甚至可能导致服务中断。此外,E波段回程测试解决方案的成本也非常高。

解决办法

随着毫米波技术的不断发展,运营商正被迫从使用传统回程( e。g。光链路和微波链路)到E波段点对点链路。迫切需要尽快找到一种解决方案来满足高频、高带宽和经济高效的测试和测量仪器的需求。这些解决方案对于确保E波段回程系统的正常运行至关重要,并且能够应对上述挑战。

全套 毫米波测试 测量方案必须用于 毫米波分量 用最好的方法测试和校准网络分析仪 信号产生 并且通过与分析系统相结合,精确地测试和测量通信链路(例如发射机、信号路径和接收机)。网络分析仪必须提供单一扫描能力,支持全方位毫米波端口功率控制,并支持真正的差分测量。另一方面, 信号产生 分析和解决方案系统还应提供快速的测量时间和切换速度、出色的可扩展性(能够定制工具以满足用户不断变化的测试需求)和灵活性(使他们能够支持现有和未来的标准)。

符合这一标准的是德国技术毫米波产品系列。这些产品包括毫米波网络分析仪和 信号产生 分析和路径模拟。网络分析仪适用于晶片中同轴器件或毫米波器件的表征、建模和参数提取,而信号生成/分析解决方案适用于毫米波通信链路测试。

毫米波网络分析仪

使用毫米波控制器和宽带频率扩展器组合的按键N5251A单个全频带扫描10 MHz至110 GHz矢量网络分析仪,提供1。0 mm公头测试端口输出连接器可用作单一产品解决方案。此外,它还可以配置为使用PNA或PNA-X网络分析仪来形成较低成本的解决方案。。现有的N5227APNA和N5247A 67 GHz PNA-X用户只需添加N5261A/N5262A测试控制器和宽带频率扩展器,即可执行从10 MHz到110 GHz的单次扫描测量。

N5251A毫米波解决方案是唯一与三轴直流偏置装置(三轴偏置装置)集成的宽带解决方案。被测器件的偏置状态可以通过在施加直流偏置期间监控偏置信号的幅度来精确控制。它的宽频率范围可以实现出色的时域分辨率,并使用户能够对被测件扫描1施加准确的功率电平。0毫米端口的功率。此外,N5251A为同轴、各种夹具和晶片上的器件提供了各种校准选项。

为了执行高达1。对于1 THz的S参数测量,可以使用由PNA和PNA-X网络分析仪配置的各种子带扩展毫米波解决方案。2端口或4端口OML子带扩展波导系统包括PNA-X和OML提供的频率扩展器,可以覆盖50 GHz到500 GHz的频率范围。根据测量需要和所选的频率扩展器类型,它可能配备也可能不配备控制器。可以进行的具体测量包括实模式、时域、功率、功率扫描(单频)、功率谱、互调失真、噪声系数等。2端口或4端口VDI子带扩展波导系统用于THz成像,并且可以配备弗吉尼亚二极管公司( VDI )提供的频率扩展器,以将频率范围扩展到950 GHz。

这些子带扩展毫米波解决方案使用内置固化软件。无论是使用PNA还是PNA-X系列网络分析仪,开发的测量应用软件都可以用于测量。无论测量的频率范围是什么,用户都可以通过前面板手动控制测试仪器,并且可以使用鼠标通过简单的操作访问下拉菜单。使用固化的软件界面,用户可以轻松地在频带之间切换。

网络分析仪测量示例

为了更好地理解如何使用毫米波网络分析仪进行测量,以4端口N5251APNA网络分析仪为例,它可以执行从10 MHz到110 GHz的单次扫描测量(图。1 )。N5251A可以控制和使用接收器的稳幅能力,精确设置1。打开0毫米测试端口电源。它还支持实际差分测量、脉冲测量和标量混频器测量等应用,并且可以灵活地与晶片上的元件进行单次接触,以完全表征被测元件的特性。

图1。 基于N5227A PNA的4端口110 GHz N5251A毫米波网络分析仪结构图。

N5251A可以精确控制功率,使用户更容易测量毫米波频率下设备的增益压缩特性。例如,图。图2示出了它在执行常规s参数测量的同时,使用功率扫描执行110 GHz缓冲放大器测量。

图2。 77 GHz功率扫描增益压缩测量。

使用这种N5251A配置也可以容易地进行混频器测量和功率谱测量。无花果。图3a显示了PNA在75 - 110 GHz下变频混频器上执行本地振荡器功率扫描的测量结果,测量频率设置在75 GHz连续波上。使用PNA的内置IM频谱选项,可以进行功率谱测量。无花果。3b示出了在10 MHz至110 GHz的频率范围内测量110 GHz缓冲放大器的输入和输出频谱的结果。

图3a。 S21绘制了75 GHz毫米波频率下- 20到+11 dBm本地振荡扫描的结果。

图3b。放大器在77 GHz的输入/输出。使用PNA的IM频谱选项,所有频谱功率分量都可以在10MHz到110 GHz的频率范围内测量。

毫米波信号发生器和信号分析仪的解决方案

毫米波信号的产生、分析和信号路径模拟可以通过配备有86901B矢量信号分析软件的Keysight M8190A宽带任意波形发生器( AWG )、PSG信号发生器、PXA/EXA频谱分析仪和高性能Infiniium系列示波器来实现(图。4 )。以收发器模拟为例。测试收发器需要使用模拟发射器和/或模拟接收器。理想情况下,两者都应该具有足够的灵活性,以便在信号源处产生实际失真,并在接收机处对其进行补偿。使用M8190A高性能任意波形发生器( 12位,12 GSa/s或14位,8 GSa/s ),用户可以创建这些类型的波形用作信号源。矢量PSG信号发生器可以充当外部I/Q调制器。在分析仪方面,使用支持63 GHz实时频率带宽的Infiniium示波器。PXA和/或EXA具有160 MHz RF分析带宽,德国技术智能混频器是另一个选项,具体取决于信号带宽和频率。测试解决方案还包括MATLAB (支持定制信号生成)、信号工作室(支持LTE等特定信号格式)和89601B (用于信号分析)等软件。

图4。 此框图显示了可用于毫米波回程测量和分析的整体调制信号生成和分析解决方案。

当实际测量收发器时,信号首先由m8190awg或Signal Studio生成,然后由Keysight E8267D矢量信号发生器和/或外部第三方上变频器上变频,并发送给被测件(在本例中为60 GHz链路)。接下来,使用外部设备( e。g。德国技术智能混频器或第三方下变频器)。

最后,使用配备有89601B矢量信号分析软件的Infiniium示波器或PXA/EXA对信号进行分析(图5 )。

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