基于CMP180的WLAN Dynamic EVM测量方法

为了最大化功放效率，功率放大器必须能工作在快速的开启与关闭模式下。但是对于功率放大器的这种快速的开启会影响信号帧的Preamble部分，从而对于信号解调造成影响。如图1所示，针对802.11ax的HE-SU这种帧结构，其Preamble部分包括L-STF, L-LTF, L-SIG, RL-SIG, HE-SIG-A, HE-STF, HE-LTF等多个部分，根据不同的帧格式，Preamble的长度约为几十微秒到一百微秒左右。所以针对器件测试，通常使用动态EVM来衡量功率放大器在这种频繁开关下的信号质量。

本文给大家介绍一种基于CMP180进行动态EVM测量的方法。
 

图1.Wifi6 HE_SU帧结构

利用R&S的波形生成工具，可以对相应的帧结构的内容和格式进行配置，生成符合要求的波形文件用于测试。这里我们可以对信号的PHY和MAC层的信息进行配置。
 

图2.利用WinIQSim2生成波形

为了模拟功率放大器的这种开关的效应，需要通过一个ON–OFF开关信号来控制直流电源对功率放大器进行供电和断电，即可快速开启或关闭功率放大器。当这个信号处于开启时功率放大器就工作，当这个信号关闭时功率放大器就关闭，我们把这个信号称为功率放大器的使能信号，即功率放大器EN信号。它其实是控制功率放大器直流供电的一个控制信号，即如下的蓝色部分。其中：

1. T1是整个功率放大器系统电路的响应时间，一般在1us以内。企业可以根据自己的产品特性进行配置，这个时间越短，功率放大器响应就越快。

2. T2是波形文件的持续时间，即Waveform duration。

3. T3实际上是功率放大器的供电关闭和基带信号播放完成之后的时间差。

4. T4是功率放大器的关闭时间。

图3.PA使能信号和波形信号时序图

下面简单介绍一下如何使用R&S的波形生成工具生成具有50% Duty Cycle的波形以及相应的” PA (Power Amplifier）EN”信号。

 在WinIQsim2中配置相应的WLAN规范标准，Transmission mode，PPDU数据中的相关配置，例如MCS，A-MPDU等参数，软件就可以计算出Waveform的长度，如图1所示在HE-160MHz，MCS11，Data Length= 11670 Byte的情况下，波形长度为0.1248ms，此时在Frame Blocks中配置Idle Time，即可得到50% 的Duty Cycle。

配置PA_EN Signal，这里实际上是对波形设置相应的Marker信号，该Marker信号一方面用于使能功率放大器，另外一方面用于CMP180动态EVM测量的触发，建议这里配置成除了Marker1以外的触发，因为CMP180的默认Marker1是Restart Marker。信号采样率为240MHz，1us即需要配置240sample作为Marker偏移，Rising Edge需要提前，所以配置为-240 Samples，Falling Edge在 Frame Active之后，所以配置为+240 Samples。在配置好了之后，还可以使用ARB Toolbox的工具去检查一下波形文件以及PA_EN信号的配置。
 

图4.Idle  Time配置


 

图5.PA_EN配置


 

图6.PA_EN波形

在完成波形文件配置之后，就可以跟实际功率放大器连接进行测试了，图7展示了实际功率放大器的连接示意图。
 

图7.实际PA测试 Setup

测试配置方面，CMP180使用GPRF Generator加载刚才配置的波形文件，如图8所示，CMP180产生了一个6980MHz，输出功率为 -10dBm的HE_160信号。

注意，我们根据实际情况对CMP180进行端口配置，可以利用同一个通道进行测试，也可以利用两个通道进行测试。

图8.CMP180信号源配置

测量方面，需要按照波形文件进行相应的配置。这里我们可以配置相应的解调参数，例如Standard，SISO or MIMO，信号带宽，频点等信息，需要注意的是需要使用正确的触发，才可以得到相应的动态EVM测量结果。另外因为影响EVM的因素众多，我们还需要注意相关解调配置，这里比较重要的是信道估计，即Channel Estimation和跟踪算法 Phase，Timing，Level跟踪是否启用。除此以外仪表还提供了额外的噪声消除和平滑的方法来改善对于信号的EVM解调性能。

图9.CMP180解调配置

在完成了配置之后，即可以开启测量，进行实际测试了，如图9所示，即为一个基本的Dynamic EVM测量结果。
 

图10.CMP180测量结果

总结

本文通过一个实例来介绍如何使用CMP180进行WLAN功率放大器的动态EVM测试。该方法利用综测仪进行测试，测试方案简化，不需要额外的PA使能信号产生设备，也将信号源和频谱仪的功能进行了集成。可以极大的简化日常测试的环境搭建工作。

CMP180是一款功能强大，性能优异的非信令综测仪，它的频率扩展到8GHz，带宽扩展到500MHz，具有极佳的底噪性能，高输出功率以及业界领先的残留EVM性能可以满足Wifi6e/Wifi7的测试需求。而且它具备双通道，16端口，可以满足研发端True MIMO以及产线多DUT并行测试的需求，最大化优化产线结构和吞吐量。它不仅可以满足终端和AP产品的测试，还可以满足功率放大器研发的严格测试需求。