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MEASUREMENTS
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- ELETTRONICA OGGI 445 - MAGGIO 2015
Problematiche
Il sistema presenta difficoltà di calibrazione sia sul percorso
di stimolo che su quello della risposta. Il circuito di conver-
sione di frequenza dello stimolo può essere caratterizzato
e attraverso la predistorsione digitale vengono garantite le
corrette caratteristiche del segnale all’ingresso del dispositi-
vo in prova. Allo stesso modo anche il circuito di conversione
dalla frequenza RF a frequenza intermedia può essere carat-
terizzato 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 gene-
ratore di segnali vettoriale è utilizzato per creare un segnale
di stimolo mentre l’analizzatore di segnali vettoriale è utiliz-
zato come ricevitore. La configurazione esaminata in questo
documento: è costituita da un generatore di forme d’onda
arbitrarie a banda larga (Keysight M8190A), un modulatore
IQ con convertitore di frequenza da intermedia a radiofre-
quenza (Up-converter, Keysight E8367D), un convertitore
di frequenza da radiofrequenza ad intermedia (Down-con-
verter, Keysight N9030A), un digitalizzatore ad alta velo-
cità (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 ca-
suale. 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’in-
certezza di misura dei due strumenti. Il rumore della misura,
inoltre, aumenta esternamente alla banda passante del filtro
man mano che il livello di potenza dei toni si avvicina al livel-
lo 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 pro-
va di antenne. Questo metodo può essere visto come un test
funzionale, 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 percor-
si del segnale introducono errori che possono essere mini-
mizzati utilizzando una pre-distorsione digitale e dei filtri di
equalizzazione digitale. I risultati mostrano una buona corre-
lazione fra le misure effettuate con questo metodo e quelle
effettuate con un analizzatore di reti tradizionale.
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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)