背景
线性度是指系统或设备在一定范围内,其输出与输入之间保持线性关系的能力。在射频发射机中,线性度直接关系到发射信号的质量,包括信号的保真度、频谱纯度以及与其他信号的干扰程度。高线性度意味着发射机能够更准确地放大输入信号,减少失真和噪声,从而提高通信系统的性能。射频发射机在不同功率下的线性度是一个关键的性能指标,它反映了发射机在不同输出功率下保持信号不失真的能力。
射频发射机存在以下三个功率区:
1,低功率区:在低功率输出区,由于PA的输入功率较小,通常能够保持较高的线性度。此时,PA的工作点位于其线性放大区域,失真和噪声相对较小。
2,中功率区:随着输出功率的增加,PA逐渐接近其饱和点。在这个区域,PA的增益开始下降,非线性失真逐渐增加。为了保持一定的线性度,可能需要采用预失真、反馈等技术对PA进行线性化处理。
3,高功率区:当工作在高功率区时,PA很可能已经进入饱和状态或非线性区。此时,即使采用线性化技术也难以完全消除失真和噪声。因此,在高功率输出时,射频Tx的线性度通常会受到较大影响。
考虑到测试成本、测试复杂度等因素,3GPP协议目前只要求验证大功率或小功率下射频指标。考虑到射频器件存在上述不同功率区间,此时仅测试3GPP协议定义的功率场景将无法覆盖不同功率区间线性度(尤其是中功率区)。在射频新平台导入、射频研发摸底、射频新器件替代等方面,系统的测试不同功率场景下的Tx指标变的尤为重要。
3GPP规范要求
以3GPP 38.521-1规范中的NR PUSCH EVM指标为例,测试规范定义如下:
测试配置定义如下:
测试功率定义如下:
可以看到3GPP协议只要求大功率以及小功率点测试不同调制方式下的EVM指标(其他射频指标规范要求类似)。以射频新器件替代为例,两款不同PA均符合3GPP规范的PUSCH EVM要求,此时测量不同功率场景下EVM性能将帮助客户快速筛选出性能更强的PA。
通过安立UCTS自动化工具验证不同功率区间下射频发射机线性度
UCTS是安立公司为其无线综测仪开发的自动化控制工具,该自动化工具能够灵活快速地配置测试环境,简化操作流程,提升测试效率与成本效益,是芯片与终端产品测试中的得力助手。
例1,以上述TS 38.521-1中 NR PUSCH EVM指标为例,UCTS默认会参考3GPP规范要求进行测试,常规默认配置详细测试报告如下:
在特殊用户配置下,安立UCTS将支持更为全面的测试模式,详细测试报告如下:
通过上述对比报告可以看到,在低功率模式下ACLR指标明显恶化,超过了3GPP规范要求,该指标可以帮助客户在射频新平台导入、射频研发摸底、射频新器件替代等方面系统评估UE性能。
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