Keysight导入VNA 中的 S2P文件用于将校准平面扩展到 DUT 输入

无线通信工具一直在不断发展，以跟上不断变化的技术需求。扩展的信号带宽、高阶调制和空间多路复用可在无线通信中实现更快的数据速率。这些不断增加的带宽促进了宽带数据的用户体验。用户对无线网络服务质量的期望推动了对可靠系统级性能的需求。因此，当无线概念从仿真转向测试时，降低不确定性对于有效的产品开发至关重要。

用于测量装置的测试夹具范围从简单的电缆到带有分路器、耦合器和信号调理的复杂夹具。设计工程师经常评估被测设备 （DUT） 的性能。设计人员可以通过校准或解嵌测试夹具来隔离 DUT 的性能，以消除此类夹具固有的系统误差。测量装置通常使用矢量信号发生器 （VSG） 和信号分析仪来评估 DUT 的性能。路径损耗和频率响应显示了测试夹具如何导致测量不准确。

路径丢失是一个已知问题，需要正确管理。与信号发生器的输出信号相比，传输过程中损失的信号能量导致传输到测量平面的功率更少。频率响应误差（包括幅度和相位误差）会影响瞬时带宽。频率响应测量输出信号的幅度和相位与输入频率的函数关系。当特定带宽的频率响应不平坦时，会对输入信号的幅度和相位产生影响。即使在RF频率下，更宽的带宽也特别容易受到频率响应的影响。

除了物理世界中固有的噪声外，瞬时带宽上的任何频率响应都会对 DUT 的输出造成损害。如果损伤和测量结果之间没有分离，则 DUT 性能会下降。均衡有时会降低频率响应，但并非总是如此。这是因为由于信道响应的分辨率，人们不能总是完全校正频率响应。

信噪比 （SNR） 和误差矢量幅度 （EVM） 可能会降低，因为测试夹具中的各种组件会增加频率响应和路径损耗。去嵌是测量设置（包括 VSG 和信号分析仪）中众所周知的校正过程。该过程消除了测试夹具产生的幅度和相位误差。此过程称为移动参考平面;射频工程师可以通过移动参考平面来精确表征其 DUT。

如今，使用矢量网络分析仪 （VNA） 是表征测试夹具的常用方法（图 1）。测试夹具通过传递 .S2P 文件到信号发生器。为了补偿测试夹具的路径损耗，损耗补偿文件可以提供帮助。

测量设置中的阻抗不匹配是另一个挑战。虽然DUT输入端的阻抗失配并不是一个新问题，但它确实需要更多地关注它如何影响测量。任何阻抗不匹配都会导致反射波传播回信号源，并与之发生建设性和破坏性的相互作用，从而为入射信号增加额外的频率纹波。当入射波和反射波在电缆中共存时，它们会损害测量结果。在使用高阶正交幅度调制 （QAM） 的密集正交频分复用 （OFDM） 传输中，反射波对测量结果的影响更为显着。

反射信号的能量通常会降低流向 DUT 的功率。使用反射计可以纠正阻抗不匹配。VNA 用户熟悉反射仪在 VNA 架构中的集成，用于校正 DUT 阻抗不匹配。用于信号发生器和信号分析仪测量装置的外部反射仪是市售的，但由于校正的复杂性，很少使用。

当使用多个 DUT 和测试系统时，校正阻抗失配的复杂性会增加。每个测试系统都有不同的阻抗匹配。因此，使用多个测试平台测试 DUT 将导致不同的测量结果和相关性挑战。鉴于测试站种类繁多，修复阻抗失配以实现测试系统之间的可重复性至关重要。此外，此步骤还可以节省设计验证和制造阶段的时间。

如今，路径损耗校正和解嵌在使用信号发生器和分析仪的测量环境中至关重要。使用反射仪可以创建匹配校正信号。它们协同工作，使用户能够对信号发生器、测试夹具和阻抗失配组合进行反嵌，以了解目标频率上的幅度和相位（图 2）。然而，由于难以实现这种校正，大多数信号发生器和信号分析仪配置不使用匹配校正信号创建。

图 2： 反射仪工作原理的基本原理。

EVM 测量为数字调制信号提供数值品质因数。本振 （LO） 相位噪声、功率放大器 （PA） 噪声和 IQ 调制器问题等诸多问题都可能导致不准确。

EVM 测量有助于深入了解发射器和接收器的性能。这是因为 EVM 对任何信号缺陷都很敏感，这些缺陷会改变数字调制格式信号的幅度和相位轨迹。此外，通过调整接收器的混频器电平、数字化仪的SNR和相位噪声误差，可以提高EVM测量的精度。频率响应和信噪比对 EVM 有直接影响。要提高 EVM 性能，需要优化输送到 DUT 的功率，并尽可能多地消除频率响应源。

在无线系统中，均衡有助于降低频率响应的影响。由于信道响应的分辨率有时不足以完全校正频率响应，因此均衡偶尔会部分解决问题。5G NR 和 Wi-Fi 6 / 7 标准采用均衡来平坦传输系统的增益响应，因此在测量中不太明显地看到频率响应导致的衰减。但是，并非所有无线标准都采用均衡。例如，无线回程和卫星通信通常不使用均衡。

带宽越宽，频率响应误差越大。校正测试夹具中所有组件在瞬时带宽上的频率响应会直接影响 EVM 结果。这凸显了校准和去嵌测试夹具的优势。

功率放大器对于通信系统的整体效率和吞吐量至关重要。然而，PA固有的非线性会导致邻道干扰和带内失真。带内失真会降低通信系统的 EVM、误码率 （BER） 和数据吞吐量。现代无线标准，包括 WLAN、LTE、5G NR 和商业卫星标准，越来越多地使用 OFDM。OFDM调制格式支持用户所需的宽带宽数据应用。设计工程师必须在非常高的数据速率下实现频谱线性度，以实现用户期望的服务质量。对频谱效率的要求将无线标准推向了更高阶的QAM和非常密集的OFDM调制方案，这推动了峰均功率比（PAPR）或信号包络的大幅波动。

数字预失真 （DPD） 是当代通信系统中的主要线性化方法。DPD提供出色的线性化能力，能够保持整体效率，并充分利用数字信号处理器和A/D转换器的持续进步。为了成功部署 DPD，该算法必须准确有效地对 PA 行为进行建模。

设计人员必须在给定当代无线通信信号的 PAPR 的精确测量设置下激励 DUT，以预测 DUT 将如何工作。由于工作条件变得更加动态，因此过去提供良好近似器件性能的测量（例如 S 参数）不再是性能的近似值。VSG 和信号分析仪是典型的测量设备，用于在实际调制设置下评估组件、模块和集成无线电的特性。测量设置越来越需要一种方法来补偿实际调制条件引入 DUT 信号路径的线性和非线性效应。

均衡考虑了 DUT 和测试系统的幅度和相位响应。因此，在测试线性器件时，测试夹具和信号源的频率响应最终对EVM没有影响。这意味着测试系统在DUT输入端引入的任何线性误差都会受到放大器非线性响应的影响，从而导致均衡无济于事的复杂误差。误应用此修改会降低放大器的测量性能，使DPD模型更加困难。

结论

目前，矢量网络分析仪、外部反射仪以及生成和应用校正的专业知识可以帮助进行校正。但是，在原位完成这项工作可能具有挑战性。在 VSG 中嵌入反射计，只需按一下按钮，即可原位生成入射到电流负载的 匹配校正信号 。** 此功能改善了无填充**的测量结果及其对系统性能的相应影响。

此外，Keysight VSG 可以导入 .带有 PathWave 信号生成解嵌软件的 VNA 中的 S2P 文件，用于将 校准平面扩展到 DUT 输入 。这种组合使用户**能够通过消除夹具和测试系统与 DUT 之间的不匹配相互作用来提高测试结果的准确性。 **N5186A MXG VSG 中的新型嵌入式反射仪展示了是德科技在支持测量精度的行业洞察方面的贡献。