【经验】如何优化5G、Wi-Fi 6等宽带信号误差矢量幅度EVM测量？

时间： 2020-03-13 来源：Keysight

误差矢量幅度(EVM)测量可以帮助工程师深入洞察数字通信发射机和接收机的性能。对于数字调制信号，任何影响信号幅度和相位轨迹的信号缺陷，都会影响到EVM的测量及其结果显示。

EVM测量为数字调制信号提供了一个简单、定量的性能评定参数。

图 1 显示了对常见调制格式的解调分析。IQ 测量波形数据被分成两路：一路进入解调器恢复成原始数据比特，数据比特再经过调制，得到 IQ 参考(理想)波形；另一路通过信号补偿和测量滤波器的处理，得到 IQ 测量波形数据。信号误差是参考波形与补偿后的测量波形之间的差异。

某些无线标准(如Wi-Fi和LTE)使用分贝(dB)作为 EVM 结果的单位：

EVM (dB) = 20 log10 (EVM (%))

“工欲善其事，必先利其器”，作为EVM测试工具的信号分析仪，要求自身性能对EVM测量的影响要尽可能的小。因此，优化信号分析仪的测量设置，也是EVM测量的关键，对于5G、Wi-Fi 6等宽带信号的分析更是至关重要的。本文KEYSIGHT为你介绍优化宽带信号EVM测量的三个实践技巧。

实践技巧1：优化混频器电平

无线通信标准均在最大输出功率时来定标EVM测量结果。通常可以控制信号分析仪中的第一级混频器的功率电平，以确保大功率输入信号不会导致信号分析仪失真。混频器电平的优化设置取决于测量硬件、输入信号的特性以及规范测试要求。

信号分析仪的非线性器件(如混频器)在某些条件下可能会产生失真。当输入信号分析仪的信号功率过大时，该信号会导致输入混频器失真。可调输入衰减则可避免输入混频器因大功率信号导致的失真。

【调整输入衰减】

分析仪的输入衰减器会降低进入输入混频器的信号功率。但是，输入混频器电平设置是失真性能与噪声灵敏度折中后的结果。在较高的输入混频器电平下，可以实现较好的信噪比(SNR)；而在较低的输入混频器电平下，失真比较小。性能优异的信号分析仪可以提供精细步进的输入衰减，从而为优化输入混频器电平提供更好的分辨率。

【打开内置前置放大器】

在空口(OTA)测试以及测试系统插损较大的场景中，输入信号电平可能会比最佳混频器电平低一些。内置的前置放大器具有更好的噪声系数，在过低输入电平时打开这一设置，可以保证输入混频器的信号保持在最佳的范围。

实践技巧2：优化中频数字转换器的信噪比

宽带毫米波的应用是无线技术发展的趋势。毫米波频段的宽带噪声以及信号分析仪与待测件(DUT)之间过大的路径损耗会导致数字转换器的SNR降低，而SNR较低的话，会导致测量的EVM变差，从而不能准确显示出被测件的性能。

信号分析仪的系统中频(IF)噪声必须要足够低，才能获得最佳的EVM测量结果。而另一方面，数字转换器的输入信号电平必须要足够高，且不得导致数字转换器过载。因此，需要根据待测的信号峰值电平对射频衰减器、前置放大器和中频增益值进行综合设置。现代新型信号分析仪，可以实现单键优化这些硬件设置，从而改善 SNR 并避免数字转换器过载。

实践技巧3：优化相位噪声

相位噪声描述的是振荡器的频率稳定性，会导致误差矢量信号的相位分量出现误差。信号分析仪的相位噪声是造成EVM测量误差的原因之一。为了获得信号分析仪的最佳相位噪声性能以进行调制分析，不仅要考虑信号分析仪的相位噪声曲线(近端和宽频偏)，还要考虑输入信号的工作频率、带宽和子载波间隔(OFDM 信号)。

信号分析仪本振信号的相位噪声会转换为信号分析仪混频器的输入。相位噪声对IQ星座图的直接影响是产生符号的径向拖尾。在使用高阶调制方案时，星座点距离更小，对EVM性能的要求也更高，应确保信号分析仪的相位噪声性能不会影响 EVM 测量结果，不让信号分析仪的相位噪声成为制约 EVM 测量的瓶颈。

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