电子元器件基础知识大全:IC测验原理解析

Figure1.通用数字通讯体系发射器的简略模块图

　　先进的数字信号处理和专用运用芯片技能进步了数字体系的集成度。现在一块单一的芯片就集成了从ADC转化到中频调制输出的大部分功用。因而，模块级和芯片级的射频测验点会削减许多，发射器体系级和天线端的测验和毛病剖析就变得愈加重要。

　　发射器的首要测验内容

　　信道内测验

　　*信道内测验选用时分复用或许码分复用的办法来测验无线数字电路。复用指的是频率或许空间上的复用等。在时分多址(TDMA)技能中，一个信道可以界说为在一系列重复呈现的帧里边特定的频段和时隙，而在码分多址(CDMA)技能中，信道界说为特定的码段和频段。信道内和信道外这两个术语指的是咱们所感兴趣的频段（频率信道），而不是指频率带宽内信道的时隙或许码段。

　　*发射器信道带宽是最早进行的测验，它决议了发射器发射信号的频谱特性。通过频谱的形状和特性可以发现规划上的许多过错，并能大约推算出体系符号速率的过错率。

　　*载波频率测验用于测验或许引起相邻频段信道搅扰或影响接纳器载波康复的频率差错。在大多数调制办法中，载波频率应处于频谱的中心。可以通过核算3dB带宽来判别中心频率。

　　*信道功率测验用于测验有用信号在频率带宽内的均匀能量。它一般界说为有用信号能量在信号频率带宽内的均匀值，实践的丈量办法跟着不同的规范会有所不同。无线体系有必要确保每个环节耗费的能量最少，这样的意图首要有两个：一是可以削减体系的全体搅扰，二是能延伸便携体系电池的运用寿命。因而，有必要严厉地操控输出功率。在CDMA体系中，为了抵达最大的容量，体系总的搅扰容限也严厉约束了每个单个移动单元的功率。准确发射功率操控对体系的容量,掩盖规模和信号质量至关重要.

　　*占用带宽跟信道功率密切相关，界说为给定总调制信号功率的百分比所掩盖多少频谱。

　　*时刻测验常用于TDMA体系中的突发信号测验。这些测验首要用来评价载波包络是否能满意预期的要求，它们包括了突发信号宽度，上升时刻，下降时刻、敞开时刻、封闭时刻、峰值功率、发射功率、封闭功率以及占空比等。时刻测验可以确保相邻频率信道之间的搅扰以及信号敞开或许封闭的时隙切换时的搅扰最小。

　　*调制质量的测验一般涉及到发射信号的准确解调并与抱负的数学核算出来的发射信号或参阅信号进行比较。实践的丈量跟着不同的调制办法和不同的规范会有不同的办法。

　　*差错矢量起伏(EVM)是运用最广泛的数字通讯体系调制质量参数，它采样发射器的输出端的输出信号，取得实践信号的轨道。一般把输出信号解调后得到一个参阅信号。矢量差错是指某个时刻抱负的参阅信号与实践所测的信号的不同，是一个包括起伏重量和相位重量的复数。一般，EVM会选用最大的符号起伏重量或许均匀符号功率的平方根。

　　*I/Q偏置(固有偏置originoffsets)是由I/Q信号的直流偏置引起的，或许会导致载波反应。

　　*相位和频率差错测验用于等幅调制办法。通过采样发射器的输出信号并捕获实践的相位轨道，解调后得到一个抱负的参阅相位轨道。相位差错是通过比较实践信号和抱负参阅信号而得到的，并以有效值和峰值的方法表明。大的相位差错阐明发射器基带或许输出扩大器有问题，导致信号灵敏度的下降。频率差错是指载波频率的差错。一个安稳的小频率差错阐明正在运用的载波或许有些问题。不安稳的频率差错或许是由以下这些原因引起的：本地振荡器的不安稳，运用了不适当的滤波器，扩大器的起伏调制相位调制转化有问题，或是所运用发射器模仿频率调制器的调制指数有问题，

　　信道外测验

　　*信道外测验是指对那些在体系频率以外频段的丈量。

　　*信道外测验是对体系频段内的失真或许搅扰进行采样，而不是对传输频率自身进行测验

　　*相邻信道功率比(ACPR)测验确保发送器不受相邻或许距离通道的搅扰。ACPR便是相邻信道均匀功率与发射信道均匀功率的比值。一般是在距离多个信道的信道之间进行丈量(与相邻信道或距离信道之间)。当进行ACPR测验的时分，要考虑到发射信号的计算特性十分重要，由于即便关于同一发射器来说，不同的信号计算会导致不同的ACPR测验成果。关于不同的规范，该测验一般会具有不同的姓名和界说。

　　*杂波信号是由发射器内不同的信号组合而引起的。在体系频带内这种信号的起伏有必要要小于规范所规则的水平，以确保它对其它通讯体系的搅扰最小。

　　*谐波是由发送器的非线性而引起的信号失真，这些信号的频率都是载波频率的整数倍。信道外杂波和谐波的测验用于确保本信道对其它通讯体系的搅扰最小。

　　接纳器根本测验

　　接纳器的功用根本上是发送器的反向进程，因而它们带来的测验应战也十分相似。接纳器有必要在有潜在搅扰的条件下成功地捕获RF信号，因而，有必要有一个前端挑选滤波器来滤除或削弱由天线承受到的体系频段以外的信号。低噪声扩大器(LNA)可以扩大方针信号的起伏，但一起也会确保尽或许少地添加噪声起伏，下变频器通过与本振信号混频把RF信号转化为频率较低的中频信号。混频器的输出信号再通过中频滤波器削弱由混频器或相邻通道发生的无用的频率重量。

　　数字接纳器(图2)可以用I/Q解调器或许采样中频IF来完结。I/Q解调是由模仿硬件来完结的，在数字射频接纳器的规划中比较常见。虽然这种办法很受欢迎，但它有一个潜在的问题：I/Q途径上的增益会不太一起，并且相对的相位误差也很大(大于90度)，进而会导致图画按捺的问题。因而，I/Q解调的办法首要用于单通道基站。

Figure2.典型的数字通讯接纳器

　　接纳器的首要测验内容

　　*信道内测验用来测验接纳器在必定的答应误码率的情况下能承受的最小的信号起伏，又称作灵敏度。接纳器能正确捕获低起伏输入信号的才能便是该接纳器的灵敏度。

　　*比特误码率和桢误码率是在数字接纳器里边的位置就跟模仿接纳器里边的信号与噪声谐波比(SINAD)相同，是衡量数字接纳器最重要的性能指标，一起也是灵敏度的衡量办法。当选用一位数据序列进行调制时,可承受的灵敏度是指在指定误码率的条件下最小接纳信号的起伏。丈量该参数时需求通过衰减已知的电缆分别把信号源施加到接纳器的天线端，以及把接纳器的输出端连接到比特误码率检测设备上。测验时，假如不知道大约的灵敏度，那就最早把信号的起伏设置到一般的水平(比方-90dBm),接下来递减起伏，直到比特误码率抵达指定值。此刻，信号的功率值减去电缆的损耗便是灵敏度。

　　*同路按捺才能测验与灵敏度测验相似。测验时，在相同RF信道上加上搅扰信号后检测接纳信号的歪曲水平。接纳器能坚持对所需信号的灵敏度一起按捺搅扰信号的才能便是同路按捺才能。

　　*信道外或堵塞测验用于验证当有信道外信号呈现时接纳器是否能正常作业以及在此条件下接纳器被搅扰后所发生的杂波呼应。一般信道外测验包括：

　　-杂波按捺才能，它与同路按捺相似，可是搅扰信号是一切频段的搅扰信号而不只限于同信道内的。

　　-互调按捺才能(intermodulaTIonimmunity)用于测验当接纳器的输入包括多个频率重量时所发生的失真信号。

　　-相邻信道按捺才能用于测验当相邻信道具有强信号时接纳器的承受才能。

　　检测杂波按捺才能

　　杂散呼应或许杂波是由接纳器内部或接纳器与外部信号的一起效果发生的。这两种杂波信号都需求被检测。

　　在进行杂波信号检测时，可以用一个负载替代接纳器的天线，这样可以确保接纳器的输入信号没有搅扰信号，接下来把接纳器的输出连接到频谱剖析仪。这样，体系内部发生的毛刺都会在频谱剖析仪上呈现。体系内部发生的杂波一般源于接纳器电源的谐波，体系时钟或许本振信号。

　　杂散呼应按捺才能用于测验接纳器按捺在输出端由杂散呼应发生的无用信号的才能。在进行此项测验之前，咱们有必要找出一切的内部发生的杂波源,并确保它们没有超出规则规模。接下来，咱们再给所需射频信道施加一个在灵敏度规模以上的调制测验信号，一起用第二个信号发生器供给一个搅扰信号。改动搅扰信号的频率，调查和验证接纳器的杂波按捺才能。

　　检测互调按捺才能

　　互调影响是指在输入信号包括多个频率重量时由接纳器的非线性度而发生一些无用信号。一般用两个频率重量的输入信号来测验接纳器的互调特性。咱们需求设置搅扰信号让三阶互调重量落在接纳器的通带之中。搅扰信号的能量与其它信号都持平并设定在指定的值，接下来再检测有用信号的比特误码率。

　　丈量相邻通道和距离通道的挑选性

　　相邻和距离通道的挑选性指接纳器承受本信道有用信号并抵抗相邻通道(一般隔一个通道)或距离通道（一般指相隔两个通道）较强信号搅扰的才能。在一些通讯运用中，通道比较窄或许距离通道的能量难于操控，比方说移动无线信号等，这些运用中，上述的测验就十分重要。进行这些测验时，通过信号发生器给待测信道施加一个测验信号，能量与通道灵敏度相关。一起用第二个信号发生器给相邻或许距离信通也施加一个信号，此信号的能量被设定在某一特定值，使得测验信号的误码率小于某个份额。

　　除开能量的精度之外，测验信号和搅扰信号的频谱特征也很重要。关于许多接纳器来说，用于发生搅扰信号的信号发生器的单边带(SSB)相位噪声十分要害。假如在中频滤波器频段规模内的相位噪声过大，接纳器测验或许会不能通过。

　　大的测验安全系数关于接纳器在信噪比恶化条件下能正常作业添加决心。关于运用新技能或许改变的频率体系中，大的测验安全系数可以用来确保这些不确定性。

　　式微测验

　　用于战胜多个随机的无线信道对单一承受信道的影响。在无线环境中，无线信号或许由多个途径从发送器抵达接纳器。在接纳器的输入端，这种多径效应或许会添加信号的起伏(同相)或许减小信号的起伏(反相)。因而，会导致被接纳信号的式微，然后影响信号的承受。

　　快速的线性式微会使得基带脉冲失真。这种失真是线性的，并会发生符号间搅扰。自适应均衡器可以通过消除线性失真来削减符号间搅扰。

　　缓慢的式微会导致信噪比的下降。纠错编码或许接纳分级可以战胜缓慢衰减的这种影响。