实现802.11ac功率放大器测试

由于PA发射会消耗显着部份的总系统DC功率，因此必须透过一些技术来减少PA功率使用。许多PA提供可调整的DC供应电压，相对于DC功率消耗优化最大RF输出功率，且大多数PA可在不使用时断电或停用以节省功率，诸如进行接收或在传输期间介于封包之间。为了最大化功率效益，PA必须具有快速的开启与关闭切换时间。图3显示在具有50%工作周期的脉冲作业下，示波器所撷取的PA致能(PA EN)与RF脉冲讯号相对时脉。请注意在此测试设置内将PA EN脉冲与RF讯号之间的可调整延迟设定为2.0us。在PA EN与RF讯号之间的时间差量最小时出现最高的DC功率效益，但短延迟可对RF讯号加重暂态效应。

图3：PA致能(黄色)与RF脉冲(蓝色)的时域曲线图

由于PA的供电/断电作业可能造成暂态及热效应而降低发射器性能，因此通常测试另一种称为动态EVM的度量。动态EVM以施加于PA EN模拟发射器的实际动态作业方波进行测量。动态EVM的降低起因于影响在封包起始的前序讯号，并造成缺陷通道估计的PA暂态向应。研究显示具有50%工作周期方波的动态EVM比静态EVM (具有100%工作周期的PA EN)更不适用于PA EN。

使用图1所显示的测试设备，动态EVM测试是以PXI/PXIe系统而完全自动化。使用PXI/PXIe底板触发器与时脉讯号达成动态EVM测量值的全部时间同步化。图1方块图显示z5211任意波形产生器(AWG)，其产生具有可调整电压大小、脉冲宽度、脉冲延迟以及重复率的PA EN脉冲。

图4实际的PA测试资料显示动态EVM直到+18dBm输出功率都比静态EVM还差。对于此特定PA，动态EVM在+18dBm输出功率以上比静态EVM更佳。如之前所注意，由于动态EVM测量PA在实际脉冲作业模式下使用时的性能，因此这种型式的PA动态EVM测量值对发射器设计考虑至关重要。

图4：PA动态EVM与工作周期比较

数位预失真

以高输出功率改善PA线性度是一项挑战。数位预失真(DPD)是用于藉着数位讯号处理技术基本上去除失真的一种技术。对诸如z8201 RF测试套件的组合式VSA/VSG测试系统而言，软件工具可简化及自动化DPD。基本上，软件模型用于以VSA测量PA的非线性度，并形成适用于VSG 的反向作业；在完成DPD补偿时，预失真的VSG RF讯号施加于有效线性化PA输出的PA。

一些802.11ac WLAN收发器芯片组采用DPD技术改善PA线性度。为了量化在具有DPD的电路中可实现的改善程度，测试设备必须能在PA特性分析期间进行DPD。除了z8201 RF测试套件与zProtocol WLAN软件外，ZEC仪器的DPD软件工具与对应的范例编码还提供迅速又简易的方法，以评估PA或发射器设计DPD。由于DPD算法要求VSG/VSA仪器撷取多个相邻通道，因此DPD应用要求诸如z8201 RF测试套件的宽测量值频宽。

图5显示PA在其非线性区内作业时，DPD在源于非线性失真的相邻通道泄漏(ACL)所具有的改进；同样重要的是如图6所显示可以DPD达成的EVM改良。这两张图都描绘出使用zProtocol WLAN与DPD软件以z8201 RF测试套件所取得的实际资料。

图5：以DPD降低PA相邻通道泄漏

图6：以DPD 改良PA EVM

测试设备

对802.11ac测试而言，测试设备的杂讯层、相位杂讯、互调失真及频内突波讯号都必须最小化，以避免降低所测得的PA EVM性能。图7显示在所测得PA DUT EVM上的测试设备残余EVM效应。

图7：在所测得DUT EVM上的测试设备残余EVM效应

图8显示z8201 RF测试套件是由具有高达160MHz测量值频宽的6GHz VSG/VSA 整合所组成。除了宽测量值频宽外，z8201 RF测试套件还提供802.11ac设备特性分析与测试所必要的低杂讯与失真。z8201 RF测试套件对20MHz 802.11ac提供低至0.3%的例外回反残余EVM底，而对160MHz 802.11ac提供0.7%(相位追踪、前序讯号导引资料等化)；此外，添加z8801 LO模组的z8221 RF测试套件对20MHz 802.11ac 达成低至0.2% 的残余EVM 底，而对160 MHz 802.11ac 达成为0.4%。

图8：z8201 PXI或PXIe RF测试套件

zProtocol WLAN软件工具组包括图9所显示的直觉图形用户接口(GUI)，以及便于自动化的全面性C/C++/LabVIEW软件驱动程序。z8201 RF测试套件结合zProtocol WLAN软件，对802.11测试提供完整的解决方案，涵盖WLAN协定的所有方面，包括：

所有调变频宽：160MHz、80MHz、40MHz及20MHz
所有调变编码方案(MCS)与比特率：BPSK到256QAM
所有通道频率：2.4GHz与5GHz频带
MIMO串流：X2至X8

图9：zProtocol WLAN测试软件GUI

范例自动化编码提供有价值的参考示范自动化使用案例，并允许使用者以少许的附加程序设计或整合开始进行特性分析或设计验证。本文中描述的所有特定PA测试都可取得，可从ZTEC仪器网站下载作为范例编码。

结语

本文探讨新的802.11ac WLAN标准施加于功率放大