浅谈实时滤波器的基本原理及应用

Agilent MXG N5182A在经过硬件升级后，射频性能得到了极大的提高。针对数字信号处理部分，Agilent在MXG N5182A上引入了ARB加实时滤波器来实现基带信号的生成，下面将对这一理念进行详细描述。

一、Realtime模式、传统ARB模式和增强的ARB模式

业界传统的矢量信号生成模式分为两种：实时（Realtime）信号生成和波形文件回放（ARB）。Agilent的两款矢量信号发生器ESG E4438C和MXG N5182A是这两种模式的代表。ESG E4438C具有Realtime信号生成的强大功能，同时支持ARB模式；而MXG N5182A在推出之始，只支持ARB模式，目的是为了更好的满足产线客户的需求。

与此同时，Agilent对MXG传统的ARB模式进行了改进，在不减少信号生成和数字信号处理流程的前提下，使最终输出的射频信号保持原有的高质量，同时减小信号源硬件对播放内存空间的要求，实属技术创新。我们可以从下面这张图来了解Realtime模式、传统ARB模式和增强的ARB模式的主要区别。

图1、WCDMA上行RMC12.2k信号生成过程

图1中以WCDMA上行RMC12.2k信号生成过程为例，描述了适量信号源生成标准WCDMA信号的全过程，包括原始数据经过信道编码、成帧，过采样，DAC数模转换，上变频，最终从射频口发射。

从上图中可以看出，ESG Realtime 模式是利用DSP进行实时的信号成帧和数字信号处理的，所有的过程都是在信号源内部由硬件实时完成的。因此，从图中标注的A点往后，都是硬件实现。

传统的MXG ARB模式，即MXG1，在DAC数模转换以前的部分，即图中标注的C点，均由软件实现（软件可以是Agilent Signal Studio软件，C语言或者Matlab软件）。从DAC数模转换以后，由MXG硬件完成的。因此，内存所在的位置为图中C点位置。由信号生成原理可知，此处的数字信号点数为78489600个点。

改进后的MXG ARB模式，即图中MXG2，在过采样以前的部分，即图中标注的B点，均由软件实现（软件可以是Agilent Signal Studio软件，C语言或者Matlab软件）。从过采样以后，由MXG硬件实时完成的。因此，内存所在的位置为图中B点位置。由信号生成原理可知，此处的数字信号点数为39244800个点。因此，大小为64MSample的播放内存足以满足信号存储和播放的要求。

二、射频性能比较

这里我们将针对上面提到的Realtime 模式和改进的ARB模式所产生的WCDMA信号的射频性能进行对比，从而看出改进的ARB模式具有非常优秀的射频性能。

信号参数：WCDMA UpLink RMC 12.2k

Frequency：1GHz

Amplitude：-10dBm

信号源：ESG E4438C，MXG N5182A

频谱仪：PXA N9030A

ESG （Real time）MXG with Realtime filter

ACPR （dBc） @5MHz offset （Noise Correction off）-65.20-68.82

EVM0.670.44

1.721.01

下面列举了几个与基站接收机灵敏度测试相关的MXG矢量信号源性能指标的结果图。

图2、MXG N5182A发射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——ACLR

图3、MXG N5182A发射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——EVM

图4、MXG N5182A发射WCDMA UpLink RMC12.2k性能——Code Domain

三、结论

通过上面的原理描述和结果展示，充分体现了MXG改进后的ARB信号生成及处理方式，即实时滤波器加波形的方式，可以充分满足现代基站接收机灵敏度测试对于矢量信号源的性能要求。同时，这个具有创新性能的理念，很好的将Realtime模式和ARB模式进行了融合，既保持了ARB模式信号源原有的经济和灵活的特点，又扩展了ARB模式的波形播放空间，使得MXG N5182A在满足客户与日俱增的测试需求方面，具有了足够的拓展空间。

从图中可以发现，改进前后MXG ARB模式的主要区别在于，改进后的MXG将过采样的环节，向后并入信号源硬件处理环节，并采用了与ESG E4438C Realtime 模式中利用的DSP实时生成波形相同的方式，在MXG中利用FPGA实现实时的滤波器对信号进行两倍采样，从而既达到了数字信号处理所要求的信号性能，又降低了前级对存储空间的要求，使得前级64MSample的播放内存提高了一倍的利用效率。