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實(shí)時(shí)濾波器的基本原理及應(yīng)用

2015-04-23 來源:微波射頻網(wǎng) 字號(hào):

Agilent MXG N5182A在經(jīng)過了2008年5月的硬件升級(jí)后,射頻性能得到了極大的提高。針對數(shù)字信號(hào)處理部分,Agilent在MXG N5182A上引入了ARB加實(shí)時(shí)濾波器來實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)的生成,下面將對這一理念進(jìn)行詳細(xì)描述。

一、Realtime模式、傳統(tǒng)ARB模式和增強(qiáng)的ARB模式

業(yè)界傳統(tǒng)的矢量信號(hào)生成模式分為兩種:實(shí)時(shí)(Realtime)信號(hào)生成和波形文件回放(ARB)。Agilent的兩款矢量信號(hào)發(fā)生器ESG E4438C和MXG N5182A是這兩種模式的代表。ESG E4438C具有Realtime信號(hào)生成的強(qiáng)大功能,同時(shí)支持ARB模式;而MXG N5182A在推出之始,只支持ARB模式,目的是為了更好的滿足產(chǎn)線客戶的需求。

與此同時(shí),Agilent對MXG傳統(tǒng)的ARB模式進(jìn)行了改進(jìn),在不減少信號(hào)生成和數(shù)字信號(hào)處理流程的前提下,使最終輸出的射頻信號(hào)保持原有的高質(zhì)量,同時(shí)減小信號(hào)源硬件對播放內(nèi)存空間的要求,實(shí)屬技術(shù)創(chuàng)新。我們可以從下面這張圖來了解Realtime模式、傳統(tǒng)ARB模式和增強(qiáng)的ARB模式的主要區(qū)別。

WCDMA上行RMC12.2k信號(hào)生成過程

圖1、WCDMA上行RMC12.2k信號(hào)生成過程

圖1中以WCDMA上行RMC12.2k信號(hào)生成過程為例,描述了適量信號(hào)源生成標(biāo)準(zhǔn)WCDMA信號(hào)的全過程,包括原始數(shù)據(jù)經(jīng)過信道編碼、成幀,過采樣,DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換,上變頻,最終從射頻口發(fā)射。

從上圖中可以看出,ESG Realtime 模式是利用DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)成幀和數(shù)字信號(hào)處理的,所有的過程都是在信號(hào)源內(nèi)部由硬件實(shí)時(shí)完成的。因此,從圖中標(biāo)注的A點(diǎn)往后,都是硬件實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的MXG ARB模式,即MXG1,在DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換以前的部分,即圖中標(biāo)注的C點(diǎn),均由軟件實(shí)現(xiàn)(軟件可以是Agilent Signal Studio軟件,C語言或者M(jìn)atlab軟件)。從DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換以后,由MXG硬件完成的。因此,內(nèi)存所在的位置為圖中C點(diǎn)位置。由信號(hào)生成原理可知,此處的數(shù)字信號(hào)點(diǎn)數(shù)為78489600個(gè)點(diǎn)。

改進(jìn)后的MXG ARB模式,即圖中MXG2,在過采樣以前的部分,即圖中標(biāo)注的B點(diǎn),均由軟件實(shí)現(xiàn)(軟件可以是Agilent Signal Studio軟件,C語言或者M(jìn)atlab軟件)。從過采樣以后,由MXG硬件實(shí)時(shí)完成的。因此,內(nèi)存所在的位置為圖中B點(diǎn)位置。由信號(hào)生成原理可知,此處的數(shù)字信號(hào)點(diǎn)數(shù)為39244800個(gè)點(diǎn)。因此,大小為64MSample的播放內(nèi)存足以滿足信號(hào)存儲(chǔ)和播放的要求。

二、射頻性能比較

這里我們將針對上面提到的Realtime 模式和改進(jìn)的ARB模式所產(chǎn)生的WCDMA信號(hào)的射頻性能進(jìn)行對比,從而看出改進(jìn)的ARB模式具有非常優(yōu)秀的射頻性能。

信號(hào)參數(shù):WCDMA UpLink RMC 12.2k

Frequency:1GHz

Amplitude:-10dBm

信號(hào)源:ESG E4438C,MXG N5182A

頻譜儀:PXA N9030A

    ESG (Real time) MXG with Realtime filter
ACPR (dBc) @5MHz offset (Noise Correction off) -65.20 -68.82
EVM 0.67 0.44  
  1.72 1.01  

下面列舉了幾個(gè)與基站接收機(jī)靈敏度測試相關(guān)的MXG矢量信號(hào)源性能指標(biāo)的結(jié)果圖。

MXG N5182A發(fā)射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——ACLR

圖2、MXG N5182A發(fā)射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——ACLR

MXG N5182A發(fā)射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——EVM

圖3、MXG N5182A發(fā)射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——EVM

MXG N5182A發(fā)射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——Code Domain

圖4、MXG N5182A發(fā)射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——Code Domain

三、結(jié)論

通過上面的原理描述和結(jié)果展示,充分體現(xiàn)了MXG改進(jìn)后的ARB信號(hào)生成及處理方式,即實(shí)時(shí)濾波器加波形的方式,可以充分滿足現(xiàn)代基站接收機(jī)靈敏度測試對于矢量信號(hào)源的性能要求。同時(shí),這個(gè)具有創(chuàng)新性能的理念,很好的將Realtime模式和ARB模式進(jìn)行了融合,既保持了ARB模式信號(hào)源原有的經(jīng)濟(jì)和靈活的特點(diǎn),又?jǐn)U展了ARB模式的波形播放空間,使得MXG N5182A在滿足客戶與日俱增的測試需求方面,具有了足夠的拓展空間。

從圖中可以發(fā)現(xiàn),改進(jìn)前后MXG ARB模式的主要區(qū)別在于,改進(jìn)后的MXG將過采樣的環(huán)節(jié),向后并入信號(hào)源硬件處理環(huán)節(jié),并采用了與ESG E4438C Realtime 模式中利用的DSP實(shí)時(shí)生成波形相同的方式,在MXG中利用FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的濾波器對信號(hào)進(jìn)行兩倍采樣,從而既達(dá)到了數(shù)字信號(hào)處理所要求的信號(hào)性能,又降低了前級(jí)對存儲(chǔ)空間的要求,使得前級(jí)64MSample的播放內(nèi)存提高了一倍的利用效率。

作者:是德科技中國產(chǎn)品中心

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