Evm测试装置及其测试方法

文档序号:1956560 发布日期:2021-12-10 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 Evm测试装置及其测试方法 (EVM testing device and testing method thereof ) 是由 张宙远 于 2021-09-14 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种EVM测试装置及其测试方法,该装置包括信号源、波形发生器、功率放大器和频谱仪。信号源用于输出射频的测试信号。波形发生器用于输出动态同步信号到功率放大器、信号源和频谱仪,动态同步信号的脉冲周期取决于测试信号的信号宽度、预定保护时延和动态占空比。功率放大器用于接收测试信号并进行放大输出。频谱仪用于接收功率放大器的输出信号并进行解调计算以获得EVM测试结果。动态同步信号分别根据测试信号的周期开启和关闭,或保持开启,分别获得动态EVM测试结果和静态EVM测试结果。(The application discloses an EVM testing device and a testing method thereof. The signal source is used for outputting a radio frequency test signal. The waveform generator is used for outputting a dynamic synchronization signal to the power amplifier, the signal source and the spectrometer, wherein the pulse period of the dynamic synchronization signal depends on the signal width, the preset protection time delay and the dynamic duty ratio of the test signal. The power amplifier is used for receiving the test signal and amplifying and outputting the test signal. The frequency spectrograph is used for receiving the output signal of the power amplifier and carrying out demodulation calculation to obtain an EVM test result. And the dynamic synchronization signal is respectively opened and closed according to the period of the test signal or kept opened, and a dynamic EVM test result and a static EVM test result are respectively obtained.)

EVM测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域,且特别涉及一种EVM测试装置及其测试方法。

背景技术

在移动终端中,由于电池容量有限,省电高效一直是芯片设计的方向。在WIFI系统中,PA(功率放大器)占据了系统直流功耗的相当大的部分,因此引入了需求新的技术解决PA功耗问题。其中之一,就是PA动态工作模式,动态地开启和关闭PA。在这种模式下,系统会发出开启和关闭的命令去控制PA的开和关,这个控制信号我们称为PA的使能信号。该信号配合PA的输入信号,与输入信号同步开启和关闭。

1.当信号发射的时候,随着信号发射同时开启PA,使PA处于工作耗电模式

2.当系统处于接收信号而非发射信号的模式,或者发射信号在每帧的间隔时间中,关闭PA以节省电能

3.为了最大化的使PA省电,步骤1和2需要反复高速切换,图1显示PA使能信号和输入信号,通过示波器抓取出来的信号示意图

由于PA的上电和下电过程,会对PA芯片核心带来瞬态热效应,PA的工作状态和性能表现会下降,从另一个指标来看,就是PA的动态EVM(矢量幅度误差)。动态EVM作为一个PA芯片的非常重要指标,是否能精确测量和详细的表征,就作为PA设计开发的关键步骤。

在WLAN(无线局域网)系统,例如Wi-Fi 6是下一代802.11AX标准,PA作为发射器的最后一级,作用是放大发射信号,使发射信号增强的同时,符合WIFI的标准。其中EVM误差向量(包括幅度和相位的矢量)计算评估是其核心指标,由于EVM是在PA发射中preamble前导帧部分,对于动态的开关PA,瞬态热效应影响非常明显,因此帧的起始性能会影响整个EVM的测试结果。

参考图2所示,上述PA放大器EVM测试方法中,PA放大器EVM计算采用如下公式:

其中,I和Q分别横向和纵向方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EVM测试装置及其测试方法,可以精确测量动态EVM。

本申请公开了一种EVM测试装置,包括:信号源、波形发生器、功率放大器和频谱仪,其中:

所述信号源用于输出射频的测试信号;

所述波形发生器用于输出动态同步信号到所述功率放大器、信号源和频谱仪,所述动态同步信号的脉冲周期取决于所述测试信号的信号宽度、预定保护时延和动态占空比;

所述功率放大器用于接收所述测试信号并进行放大输出;以及

所述频谱仪用于接收所述功率放大器的输出信号并进行解调计算以获得EVM测试结果;

其中,所述动态同步信号分别根据所述测试信号的周期开启和关闭,或保持开启,以分别获得动态EVM测试结果和静态EVM测试结果。

在一个优选例中,调整所述测试信号的功率并进行EVM测试,直至所述EVM测试结果大于目标值。

在一个优选例中,调整所述测试信号的帧长并进行EVM测试,所述测试信号的帧长分别设置为0.5ms、1ms、2ms和4ms。

在一个优选例中,调整所述动态占空比并进行EVM测试,所述动态占空比分别设置为10%~90%。

在一个优选例中,还包括电源,所述电源为所述功率放大器供电。

本申请还公开了一种EVM测试方法包括:

生成射频的测试信号;

输出动态同步信号到功率放大器,所述动态同步信号的脉冲周期取决于所述测试信号的信号宽度、预定保护时延和动态占空比;

所述动态同步信号触发所述测试信号发射到所述功率放大器;

所述功率放大器放大所述测试信号并输出;以及

解调计算所述功率放大器的输出信号并获得EVM测试结果,其中,所述动态同步信号分别根据所述测试信号的周期开启和关闭,或保持开启,以分别获得动态EVM测试结果和静态EVM测试结果。

在一个优选例中,调整所述测试信号的功率并进行EVM测试,直至所述EVM测试结果大于目标值。

在一个优选例中,调整所述测试信号的帧长并进行EVM测试所述测试信号的帧长分别设置为0.5ms、1ms、2ms和4ms。

在一个优选例中,调整所述动态占空比并进行EVM测试,所述动态占空比分别设置为10%~90%。

相对于现有技术,本申请的EVM测试装置及其测试方法具有以下有益效果:

本申请的实施方式可以精确测量动态EVM,并配合不同测试参数和信号条件,详细表征PA在EVM指标中的状态和问题,为完善PA设计,给出了全面的参考方向。

附图说明

图1是PA的使能信号和输入信号的波形图。

图2是EVM测试原理的示意图。

图3是本发明一个实施例中EVM测试装置的示意图。

图4是本发明一个实施例中EVM测试方法的流程图。

图5是本发明一个实施例中静态和动态EVM测试结果对比的示意图。

图6是本发明一个实施例中不同帧长EVM测试结果对比的示意图。

图7是本发明一个实施例中不同占空比EVM测试结果对比的示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,本领域的普通技术人员可以理解,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请各项权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本申请的一个实施例中公开了一种EVM测试装置,图3示出了本申请一个实施例中EVM测试装置的示意图。该装置包括信号源10、波形发生器30、功率放大器20和频谱仪40。信号源10用于输出射频的测试信号。波形发生器30用于输出动态同步信号(即,功率放大器20的使能信号)到功率放大器20、信号源10和频谱仪40,动态同步信号的脉冲周期取决于测试信号的信号宽度、预定保护时延和动态占空比。功率放大器20用于接收测试信号并进行放大输出。频谱仪40用于接收功率放大器的输出信号并进行解调计算以获得EVM测试结果。动态同步信号分别根据测试信号的周期开启和关闭,或保持开启,以分别获得动态EVM测试结果和静态EVM测试结果。在一个实施例中,还包括电源50,所述电源50为所述功率放大器20供电。

在一个实施例中,调整所述测试信号的功率并进行EVM测试,直至所述EVM测试结果大于目标值,例如,目标值设置为5%、10%等,当EVM测试结果大于目标值时,停止EVM测试。

在一个实施例中,调整所述测试信号的帧长并进行EVM测试。在一些实施例中,所述测试信号的帧长分别设置为0.5ms、1ms、2ms和4ms。

在一个实施例中,调整所述动态占空比并进行EVM测试。在一些实施例中,所述动态占空比分别设置为10%~90%,从而获得不同的PA负载下的EVM测试结果。

本实施例中提供了一种动态评估测量EVM的装置,利用任意波形发生器控制动态占空比和信号帧长等变量,对实际工作场景(例如802.11AX场景)中多种数据负载进行模拟,解决了传统测试方法静态测试中,PA性能与实际工作环境不符的问题。同时给出了详细化的图形比较结果,直观的表征了PA的特性。

本申请的一个实施例中公开了一种EVM测试方法,图4是一个实施例中EVM测试方法的流程图,该方法包括:

步骤101,生成射频的测试信号;

步骤102,输出动态同步信号到功率放大器,所述动态同步信号的脉冲周期取决于所述测试信号的信号宽度、预定保护时延和动态占空比;

步骤103,所述动态同步信号触发所述测试信号发射到所述功率放大器;

步骤104,所述功率放大器放大所述测试信号并输出;以及

步骤105,解调计算所述功率放大器的输出信号并获得EVM测试结果,其中,所述动态同步信号分别根据所述测试信号的周期开启和关闭,或保持开启,以分别获得动态EVM测试结果和静态EVM测试结果。

第一实施方式是与本实施方式相对应的装置实施方式,第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式,本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。

为了能够更好地理解本说明书的技术方案,下面结合802.11AX的PA(功率放大器)的例子来进行说明,该例子中罗列的细节主要是为了便于理解,不作为对本申请保护范围的限制。

实施例1

该方法包括如下步骤:

1.1根据802.11AX协议生产测试信号,包含20MHz,40MHz,80MHz,160MHz波形信号输入射频信号源。

1.2对于生成的测试信号,需要模拟PA实际工作中的动态开关状态,因此引入动态同步信号。动态信号由任意波形发生器产生,其幅度大小为3V的脉冲波形。其中脉冲信号宽度为信号长度加上一定的保护时延,计算如公式(2)所示

考虑到PA实际工作中,传输数据负载动态变化,本实施例中可以定义了小负载为(例如,动态占空比为10%),大负载为(例如,动态占空比为90%)和均衡负载(例如,动态占空比为50%),作为测试三种场景。

1.3模拟WLAN系统中,动态同步信号一端接入信号源的触发输入,作为每帧信号的动态发射信号;另一端触发信号给频谱仪,触发测试开始。

1.4首先动态同步信号控制PA开启工作,同时触发控制射频信号源播放测试信号,其中信号源播放配置中加入保护延迟,另一方面触发信号使频谱仪开始抓取测试信号,进行解调计算,最终得到EVM结果。

1.5a动态EVM测试,关闭动态同步信号,控制PA处于非工作状态,等待下一个信号周期重复开启动态同步信号。

1.5b静态EVM测试,保持动态同步信号开启,PA一直处于工作状态。重复下一个信号周期。

1.6调整信号源输入功率,增加1dB,重复步骤1.4。当频谱仪EVM计算结果大于预定EVM目标,比如5%,停止整个测试。

1.7重复步骤1.1,调整输入信号参数,得到步骤1.6的测试结果,最后绘制动态EVM测试结果和静态EVM测试结果的对比图,如图4所示。

实施例2

为了更进一步评估PA的动态EVM性能,本申请的其他实施例中采取以下方法:

2.1根据802.11AX协议生产测试信号,通过协议中的MDU,生成帧长的不同配置,分别帧长为0.5ms,1ms,2ms,4ms,波形信号输入信号源。

2.2对于特定帧长的信号,动态同步信号的脉冲信号宽度为Xi+5us(0.505ms,1.005ms,2.005ms,4.005ms),基于脉冲周期计算公式(2),可以计算出周期为1.01ms,2.01ms,4.012ms,8.01ms。

2.3重复实施例1中的步骤1.3~1.7,从而获得不同帧长下的动态EVM测试结果的对比,如图6所示。

实施例3

另一个方面,作为评估EVM的另一关键变量,信号占空比,决定了其发热和冷却两种状态的占比,由此本申请的另一实施例中提出动态配置信号的占空比,具体实施例如下:

3.1采用据802.11AX协议生产单一长度的测试信号X,比如(1ms)。

3.2对于单一长度的测试信号,动态同步信号的脉冲信号宽度为Xi+5us,考虑信号占空比的变化,例如10%,20%,30%,40%,50%,60,70%,80%,90%的占空比,因此由公式(2)计算得到脉冲信号周期分别为,保留小数点三位。

占空比(%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90
周期(ms) 10.05 5.25 3.35 2.513 2.01 1.675 1.436 1.256 1.117

3.3重复实施例1中的步骤1.3~1.7,获得不同动态占空比下的动态EVM测试结果和静态EVM测试结果的对比,如下表所示。图7示出了不同占空比的动态EVM测试结果的对比。

通过上表得到的结果,动态EVM的测试结果,会在一定区域内差于常规静态EVM测试结果。

传统的EVM测试,一般是直接静态的测试PA的EVM,缺乏与实际应用场景的模拟。本发明本方法提供了一种动态评估测量EVM方法,该方法利用任意波形发生器控制占空比和信号帧长等变量,对实际802.11AX工作场景中多种数据负载进行模拟,解决了传统测试方法静态测试中,PA性能与实际工作环境不符的问题。同时给出了详细化的图形比较结果,直观的表征了PA的特性。

在本专利的申请文件中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。

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