Keysight M9484C VXG Vector Sinyal Üreteci
Günümüzde çoğu teknoloji kablosuz ya da neredeyse kablosuzdur. Kablosuz sistemlerin çoğu, ticari veya havacılık ve savunma uygulamalarında sistem performansını artırmak için vericide, alıcıda veya her ikisinde birden fazla anten tekniği kullanır. Çoklu anten teknikleri arasında anten çeşitliliği (antenna diversity), çoklu giriş / çoklu çıkış (MIMO) bölünmüş çoklama (spatial multiplexing), hüzmeleme ve fazlı dizili radar bulunur. Radyo frekansı (RF) mühendisleri bu teknikleri çeşitlilik, çoklama veya anten kazançı elde etmek için kullanırlar.
Bir sistemdeki anten sayısı arttıkça, test karmaşıklığı da artar. Bu blog yazısı, karmaşık RF testini basitleştirmek için çeşitli çoklu anten tasarım tekniklerine ve çözümlerine odaklanmaktadır.
Çoklu Anten Teknikleri
Kablosuz sistemler giderek daha yüksek veri aktarım hızı ve dolayısıyla daha geniş bant genişliği gerektirir. RF tasarımcıları, alıcının sağlamlığını, veri aktarım hızını ve sinyal-gürültü oranını (SNR) desteklemek için sistemlerinde birden fazla anten kullanır. Bunu çeşitli çoklu anten teknikleri kullanarak yapabilirler.
Tekniklerden biri bölünmüş çeşitlilik sistemlerini kullanır. Kablosuz iletişim sistemlerinde, radyo sinyalleri alıcının antenine iki veya daha fazla yol kullanarak ulaştığında çoklu yol oluşur.Çok yollu sinyaller bir alıcıya ulaştığında, göreceli faza bağlı olarak yapıcı veya yıkıcı bir şekilde birleşirler.
Anten çeşitliliği olarak da bilinen bölünmüş çeşitlilik, sinyaldeki çok yol problemini çözer. RF mühendisleri, Şekil 1'de gösterildiği gibi iki veya daha fazla anten kullanarak kanal değiştirme, sinyal ağırlıklandırma ve zaman geciktirme sistemleri ile kablosuz bağlantının kalitesini ve güvenilirliğini artırabilir.
Kanal değiştirme sistemi her antenden gelen sinyal gücünü algılar ve daha yüksek sinyal gücüne sahip olan yola geçer. Sinyal ağırlıklandırma sistemi, ağırlıklandırma algoritmasına dayalı olarak alıcının gücünü veya SNR'sini en üst düzeye çıkarmak için kazancı ayarlar. Daha sonra zaman gecikmesi (hüzmeleme) sistemi, sinyalleri alıcı tarafındaki gecikmelerle hizalamak için dijital bir otomatik gecikme eşitleyici (equalizer) kullanır.
Şekil 1. Bölünmüş Çeşitlilik Sistemleri
Bir başka teknik olan bölünmüş çoklama veya MIMO, çok yollu yayılımdan yararlanmak için birden fazla verici ve alıcı anten kullanır. MIMO sistemleri orijinal verileri düzgün olarak çözebilmek için hesaplamalı olarak ters kanal özelliği tahmin algoritmaları kullanır. Alıcı, Şekil 2'deki h matrisinde gösterilen kablosuz kanalı tahmin ederek sinyal işleme yoluyla s1 ve s2 iletim sinyallerini çözebilir.
Şekil 2. Sinyal Matrisi
Hüzmeleme olarak bilinen bir başka çoklu anten yöntemi, dar bir anten hüzmesi oluşturmayı amaçlar. Bu işlem verimli bir performans sağlar ve çoğullama kazancını artırır. Anten elemanları arasında uygun faz gecikmesi olan faz kararlı olarak sürülen antenler sayesinde sinyal demetleri oluşturabilir. Çoğu sinyal üreteci, tek kanallı RF sistemleri üretmek için ideal olan bağımsız bir temel bant üretecine (BBG) ve sentezleyiciye sahiptir.
Zamanlama Senkronizasyon Test Sistemi
Birden fazla sinyal jeneratörü düşünüldüğünde, temel bant sinyallerinin zamanlama hizalamasını anlamak çok önemlidir. Keysight M9484C VXG gibi RF vektör sinyal jeneratörleri (VSG), karmaşık temel bant I/Q sinyalleri üretmek için çift rastgele dalga formu jeneratörü (AWG) kullanır. Çift AWG, dahili ana bant jeneratörünün belleğindeki dalga formu segmentlerinin yazılı oynatma sırasını kontrol eder.
Birden fazla test cihazının senkronize edilmesi, birincil cihazın diğer ikincil cihazları etkinleştirmek için bir tetikleme sinyali ürettiği birincil / ikincil işlem gerektirir. Vektör sinyal üreteçlerinin bir diğer faydası da bir dalga formu segmenti üzerindeki belirli noktalar için dalga formu belirteçleri sağlamasıdır. Bunlar, bir ölçümde tetikleme sinyali olarak kullanılmak üzere hassas zaman hizalaması sağlar. Kablolar ve harici cihazlar, bir tetikleme sinyalinin her cihaza ne kadar sürede ulaşacağını etkileyebilir. Bir kanal geciktirici kullanmak, tüm kanallar arasında hassas zaman senkronizasyonu için birincil cihazınızın daha fazla kontrol edilmesini sağlar.
Ancak, örnekleme saati farklılıkları zaman içinde birikebilir. Birden fazla ana bant üretecini senkronize ederken, ortak bir frekans referansına sahip olduğunuzu doğrulamanız gerekir. Zamanlama hizalaması, farklı temel bant üreteçlerinden gelen zaman hizalı dalga formlarının düzgün şekilde ayarlanmasını sağlar. Şekil 3, Keysight'ın MXG sinyal jeneratörlerini kullanarak birden fazla temel bant üretecini senkronize etmek için bir kurulum örneğidir. Çoklu BBG senkronizasyon özelliği, birincil ve son ikincil cihazlar arasında + / - 8 ns değeri dahilinde 16 adede kadar sinyal üreteci için dalga formu üretimini senkronize eder.
Şekil 3. Çoklu Ana Bant Senkronizasyon Kurulumları
Özet
Kablosuz sistemler karmaşık tasarımlar gerektirir ve bu da test karmaşıklığını artırır. Çok kanallı cihazları etkili bir şekilde test etmek için, RF mühendisleri yüksek oranda senkronize edilmiş çok kanallı sinyal üretimi ve analizi yapmalıdır. Doğru tetikleme, tüm ölçümlerin uygun zamanda başlamasını sağlar.
Test senkronizasyonunuzu basitleştirmek için, birden fazla cihazın entegrasyonunu sağlayan modüler bir test sistemi düşünebilirsiniz. Keysight VXG'ler, birden fazla ana bant üretecini senkronize etme yetenekleri nedeniyle bu işlemi basitleştirir.