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VNA
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- ELETTRONICA OGGI 444 - APRILE 2015
Essendo note la frequenza e la fase dei toni di riferimento, è
possibile misurare la deriva di frequenza e di fase tramite ac-
quisizioni successive del segnale in uscita dal DUT.
Problematiche
Il sistema presenta difficoltà di calibrazione sia sul per-
corso di stimolo sia su quello della risposta. Il circuito di
conversione di frequenza dello stimolo può essere carat-
terizzato e attraverso la predistorsione digitale vengono
garantite le corrette caratteristiche del segnale all’ingres-
so del dispositivo in prova. Allo stesso modo anche il cir-
cuito di conversione dalla frequenza RF a frequenza inter-
media può essere caratterizzato in modo da creare filtri
di equalizzazione digitale per compensare la distorsione
aggiunta dal convertitore stesso.
L’acquisizione del segnale di riferimento a seguito della pre-
distorsione non tiene conto di errori di disadattamento nel
generatore o nel carico. Gli errori di disadattamento possono
essere minimizzati inserendo attenuatori di precisione al fine
di migliorare l’adattamento di [1].
Realizzazione pratica
La configurazione hardware è illustrata in figura 3. Il genera-
tore di segnali vettoriale è utilizzato per creare un segnale di
stimolo mentre l’analizzatore di segnali vettoriale
è utilizzato
come ricevitore. La configurazione esaminata in questo
documento
:
è costituita da
un generatore di forme d’onda ar-
bitrarie a banda larga (Keysight M8190A), un modulatore IQ
con convertitore di frequenza da intermedia a radiofrequenza
(Up-converter, Keysight E8367D), un convertitore di frequenza
da radiofrequenza ad intermedia (Down-converter, Keysight
N9030A), un digitalizzatore ad alta velocità (DSO9404A) e un
software per l’analisi dei segnali IQ (Keysight 89601B).
Risultati
Il sistema è stato verificato effettuando misure su un filtro con
una frequenza centrale di 10,24 GHz su un intervallo di 400
MHz. Il segnale di stimolo era costituito da 400 toni distanti 1
MHz l’uno dall’altro con distribuzione di fase casuale. I risultati
sono stati confrontati con quelli di un VNA (Kesyight N5242A),
come illustrato nelle figure 4 e 5.
Nella banda passante del filtro c’
è
buona correlazione fra i due
metodi. La differenza nelle misure di ampiezza è di circa 0,1 dB
mentre quella nelle misure di ritardo di gruppo è di circa 300
ps. Queste differenze si collocano all’interno dell’incertezza di
misura dei due strumenti. Il rumore della misura, inoltre, au-
menta esternamente alla banda passante del filtro man mano
che il livello di potenza dei toni si avvicina al livello del rumore
di fondo.
L’impiego di due strumenti permette di effettuare una misura
a distanza, cioè quando sorgente e ricevitore non si trovano
nello stesso posto. Questo
è utile
, ad esempio, nei siti di prova
di antenne. Questo metodo può essere visto come un test fun-
zionale, a differenza di un test parametrico effettuato con un
analizzatore di reti vettoriale. Ad esempio, il segnale di stimolo
a banda larga è più simile a ciò che un satellite riceve quando
lavora con diversi canali attivi contemporaneamente. È anche
possibile inserire dei filtri elimina-banda (notch) nel segnale
multi-tono per stimolare canali non adiacenti.
Il metodo proposto permette di misurare il guadagno e il ri-
tardo di gruppo utilizzando un generatore e un analizzatore di
segnali vettoriali. La conversione in frequenza e i percorsi del
segnale introducono errori che possono essere minimizzati
utilizzando una pre-distorsione digitale e dei filtri di equalizza-
zione digitale. I risultati mostrano una buona correlazione fra
le misure effettuate con questo metodo e quelle effettuate con
un analizzatore di reti tradizionale.
n
Riferimenti
[1] Joel P. Dunsmore. Handbook of Microwave Component
Measurements: with Advanced VNA Techniques. Wiley, 2012
Fig. 5 – Ritardo di gruppo (VSG/VSA in blu, VNA in rosso)
Fig. 4 – Ampiezza logaritmica (VSG/VSA in blu, VNA in rosso)