第07章光放大器_百度文库
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第07章光放大器|光​纤​通​信​教​科​书​p​d​f​版
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半导体光放大器|物​理
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掺铒光纤放大器(EDFA)的性能测试|激​光​基​础​实​验
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矢量信号发生器进行高精度
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利用Agilent N5182A MXG矢量信号发生器进行高精度放大器ACLR和ACPR测试应用指南2图1. 无线基站发射机基站功放在数字信号发射之前,用在发射机末级的放大器是可能引起移动接收机误码的带外发射信号减至最小的关键部件.信道外信号包括非理想输入IQ波形频谱,信道外载波噪声和功率放大器互调失真.降低放大器功率能将互调失真减至最小,但要牺牲链路性能,同时,过大的功率也会导致发送放大器的压缩.这会引起干扰其它被发射信号的高电平带外信号,从而引起数字接收机中的误码.为了确保高质量的系统性能,关键是要对功率放大器中的相邻信道干扰信号进行测试.引言符号编码器基带滤波器IQ调制器其他通道其他通道中频滤波器放大器功率控制其他通道其他通道3图2. 由放大器失真引起的邻道泄漏发射放大器的一个关键性能特性是相邻信道泄漏ACL或相邻信道功率ACP.相邻信道泄漏的主要来源是功率放大器的非线性性能.传统的相邻信道测试对于窄带宽信道利用两个或多个信道内单音来测量信道外失真互调失真.这种测试方法不能很好适用于大多数高带宽无线电系统的实际应用.较好的测试方法是利用实际或"真实"信号来测量特定带宽的复合信道外信号功率,并将这些结果与复合信道内信号功率作比较.对于W-CDMA系统而言,邻道泄漏比ACLR定义为相邻信道内的复合信号功率与主信道的组合信号功率之比Pf1intbwPfchbw或Pf2intbwPfchbw图3.对其它波形格式,ACLR也称之为相邻信道功率比ACPR.邻道泄漏有压缩无压缩图3. ACLR和ACPR的信道带宽对于GSM系统而言,相邻信道泄漏称之为输出射频RF频谱ORFS.每种调制标准往往有它自己的测量相邻信道信号干扰被测带宽,信道间隔和频偏等的方法.4图4. 单载波和多载波放大器发射机结构恒定包络调制低峰均比信号的变化或低波峰因数,如GSM波形中的情况,能使放大器十分有效工作在十分接近放大器的压缩电平.高波峰因数波形如cdma 2000 和W-CDMA每个载波有多个信道,并要求超宽线性范围放大器来将邻近信道失真减至最小信道失真由高信号功率峰值造成,它使功放工作在非线性区.W-CDMA系统布置对整个基站的ACLR提出了严格要求-45 dBc.为了提高发射机工作容限,大多数功率放大器制造商都试图规定-50 dBc或更高的指标.对于放大器来说,提供处于-55～ -60 dBc范围的ACLR,性能十分常见.单载波功放与多载波功放的比较单载波功放SCPA局限于单载波,并要求用它自己的基带单元进行工作.多载波功放MCPA用数字IQ或数字中频IF接口来代替模拟接口,它将载波调制组合至放大器之前.这就允许一个放大器为多个载波服务,从而减少系统内所需元件的总数.数字收发信机5如图5所示,放大器频谱输出Pout包含输入信号Pin乘以增益G再加上放大器的附加噪声和非线性失真.为了精确表征或测量放大器的ACL或ACP,排除测试信号引入的误差是重要的.唯一方法就是采用具有极低ACL性能,且不对放大器相邻信道频谱输出作出贡献的"真实"输入测试信号.相邻信道泄漏分量图5. 测试信号的ACL与放大器的ACL比较若已知输入信号的ACL特性,则输入信号对放大器输出ACL的贡献亦为已知,即Pin×G.相邻信道内放大器频谱输出的总功率可以表示为:PoutdBm=10 logG×Pin+输出噪声+输出失真PoutdBm=10 logP1+P2式中:P1=G×Pin和P2=输出噪声+失真Pout=Pin×G+噪声+失真放大器频谱输出容限6对于多信道波形如cdma2000或W-CDMA,由于大量相邻信道失真和他们的相位的随机属性,是放大器输出失真为 "类噪声".因为他们是"类噪声",故若P1为已知且Pout为已知,则很容易确定输入信号的相邻信道泄漏是否对放大器的ACL或ACP测量产生影响,若输入信号泄漏功率贡献P1与放大器的噪声和失真功率P2相同功率,则放大器的被测输出功率将比两者中任何一个高3 dB.PtotaldBm=10 log2×P1=3 dB+10 logP1为了实现放大器ACLR的精确测量,必须采用其ACL比被测器件低10～15 dB的输入测试信号.表1列出当总被测输出功率较低但仍处在15 dB放大器ACL功率范围内时,"类噪声"PG×Pin对总被测输出功率"作出贡献的""误差"dB.功率容限15 dB时提供的误差贡献很小若有的话.表1. 输入信号的误差贡献与功率差容限的关系容限dB误差贡献dB3.0 2.5 2.1 1.8 1.5 1.2 0.4 0.27Agilent MXG矢量信号发生器提供特别适合于生产中的功率放大器ACLR或其它相邻信道测量的参考信号.其宽而平直的带宽和低失真特性提供了为进行精确相邻信道测量所需的大动态范围信号即低ACLR.若希望更大的动态范围,则增加选件UNV,依据所产生的调制格式而能使ACL或ACP性能改善额外的7～9 dB.Agilent MXG矢量信号发生器1. 这份应用指南中的所有相邻信道都是利用启动噪声修正的Agilent PSA系列频谱分析仪相邻信道功率测量功能完成.图7. 利用带选件UNV的Agilent MXG矢量信号发生器的针对W-CDMA测试模式1, 64DPCH对1 -载波和4 -载波测得的典型ACLR1图6. 利用Agilent MXG矢量信号发生器对1 -载波和4 -载波W-CDMA所测得的典型ACLR18简化的设计将相邻信道功率减至最小为了获得较低的邻道信号特性,Agilent MXG矢量信号发生器采用具有低相位噪声和低调幅AM噪声性能的合成器,尤其是远端相噪性能,若相邻信道和相间信道内不存在失真,则相邻信道功率的限制因素便是宽带噪声调幅噪声与调相PM噪声之和.为了将相邻信道和相间信道内的失真减至最小甚或消除,AgilentMXG矢量信号发生器具有经优化的低失真设计,电路板间互连很少的电路布局,最少的IQ转换以及优异的IQ调制器状态.信号发生器的设计和布局相结合,使信道外失真最小.为了使IQ调制器工作在它的最佳状态即低ACLR,设计包括了能自动控制调节IQ调制器驱动电平的IQ调制器衰减器.针对相邻信道性能的波形优化为Agilent MXG构建的波形的波峰因数可能有很大变化而具有突变如斜波波形.若内部任意波形信号未经优化来合成,则这些波形特性便可能引起相邻信道内的严重互调失真.Agilent MXG采用了允许用户提供定制波形的波峰因数和定标信息的波形头文件waveform header.这个信息用来优化IQ驱动电平和运行时间定标.一旦波形标题值被确定和储存,则每当波形被调用来重放时,便自动利用这些参数.针对IQ波形算出的有效rms值形式的波峰因数用于自动调节IQ调制器驱动电平,以将相邻信道失真减至最小.若波形标题中未提供波形的rms值以及调制器衰减器设置处于AUTO则Agilent MXG将从内部计算波形的rms值,并相应地调节IQ驱动电平.对于波峰因数大而rms值小的那些信号,标题中算出的rms值可以用更适当的值代替,或者可以用手动调节调制器的驱动电平.为了消除由数模DA转换器引起的失真,还以满度百分数形式提供运行时间定标信息.对有突变的波形如斜波波形,运行时间调节是重要的.例如,对于连续波CW的正弦波形,运行时间定标因数为99%,而对三角波或斜波波形它们具有突变,运行时间定标因数为78%,若波形标题中未提供运行时间定标信息,则可以用编程方式或从AgilentMXG的前面板实时输入,而无须更改原始信号.9对波形头文件进行观察和编辑从Agilent MXG的前面板可以观察和编辑波形头文件.这就允许用户更改头文件信息,以针对特定情况更好地进行优化.例如,若对某个特定波形运行时间定标的新值进行修改,则改变当前的仪器运行时间,然后将当前设置存放到波形头文件.下一次选择波形时,将采用运行时间定标的新值.更具体的指导参照Agilent MXG信号发生器用户指南.图8. 对波形头文件进行观察和编辑10各种信号格式的典型Agilent MXG相邻信道特性图9～图12示出针对cdma 2000,GSM和WiMAX的典型相邻信道失真测量.图9. 单载波cdma 2000信号的ACPR典型实例11. 这份应用指南中的所有相邻信道都是利用启动噪声修正的Agilent PSA系列频谱分析仪相邻信道功率测量功能完成.图10. 20-载波cdma 2000信号的ACPR典型实例111GMS采用输出射频频谱ORFS测量来确定基站放大器产生的相邻信道功率,有两种测量方法:1连续模式和2突发模式.图11示出GSM突发信号平均后与其测得的ORFS信息.200 kHz和250 kHz频率对GSM波形的频带边缘进行测量,不会从增加选件UNV的Agilent MXG所提供的额外动态范围中受益.1. 这份应用指南中的所有相邻信道都是利用启动噪声修正的Agilent PSA系列频谱分析仪相邻信道功率测量功能完成.图11. 利用Agilent MXG的典型GSM突发频谱和ORFS性能112图12示出利用传统ACPR测量技术得到的WiMAX波形相邻信道功率特性,由于WiMAX信号的小波峰因数而有优良的ACP性能某些WiMAX信号具有较大的波峰因数 .1. 这份应用指南中的所有相邻信道都是利用启动噪声修正的Agilent PSA系列频谱分析仪相邻信道功率测量功能完成.图12. 在2.14GHz上WiMAX信号的典型ACPR测量113这里所示为某个W-CDMA基站放大器ACLR测量的实例功率放大器的输出功率为8W平均值以及射频增益为50 dB.对于相邻信道和相间信道,额定ACLR为-50 dBc.放大器技术指标:频率范围:869～894 MHz输出功率:8W平均值输入功率:-11 dBm用于8W,-1 dBm最大值射频增益:50 dB±0.5 dB增益平坦度:0.5 dB输入回波损耗:-18 dBACLR:-50 dBc,最大值相邻信道和相间信道图13.W-CDMA放大器测试配置附加测试信息中心频率=881 MHzW-CDMA=4载波TM1 64 DPCH,-11 dBm总载波功率衰减=30 dB气冷衰减器信号发生器=Agilent N5182A MXG矢量信号发生器矢量信号分析仪=Agilent PSA系列频谱分析仪对多载波W-CDMA放大器的ALCR进行测量14测得的总载波输出功率为8.55 dBm近似为-11.15 dBm+50 dB增益-衰减器的30 dB以及对相邻信道测得的输出ACLR为-57 dBc和-52 dBc见图15.图15. 测得的放大器输出频谱的ACLR由于输入信号加上放大器增益与相邻信道中测得的输出信号之间的最小功率差为13 dB,故测试信号对放大器的输出相邻信道功率的贡献小于0.3 dB,从而得到极精确的测量,测得的放大器输出频谱的ACLR优于最小额定性能2～7 dB.图14. 在-11.15 dBm总载波功率上,测得的Agilent MXG矢量信号发生器的ACLR对于相间信道和相邻信道,测得的输入测试信号由Agilent MXG矢量信号发生器提供的ACLR均为-70 dB图14.15表征高功率放大器的相邻信道失真要求输入测试信号具有低失真,从而不会掩蔽放大器真实性能.Agilent MXG矢量信号发生器提供具有极低相邻信道失真的已调测试信号典型情况下大于10 dB裕量,从而利用包括具有高波峰因数的波形在内的所有波形对功放进行精确的ACLR或ACPR测量,使之成为生产应用和应对研发的理想选择.结论有关安捷伦开放实验室暨测量方案中心和安捷伦测试与测量技术认证,请访问:.cnfindopenlab排除所有疑虑我们承诺经我们维修和校准的设备在返回您时就像新设备一样.安捷伦设备在整个生命周期中都保持其全部价值.您的设备将由经过安捷伦培训的技术人员,使用最新工厂校准步骤,自动维修诊断和正品备件进行维修和校准.您将能对测量保有最高的信心.安捷伦还为您的设备提供各种其它专家测试和测量服务,包括最初的启用帮助,现场培训以及设计,系统集成和项目管理.要了解有关维修和校准服务的详细情况,请访问:www.findremovealldoubt要了解有关安捷伦的产品,应用或服务的更详细情况,请与安捷伦科技有限公司联系.联系方式见:findcontactus热线电话:800-810-0189热线传真:800-820-2816本文中的产品指标可不经通知而更改 Agilent Technologies, Inc. 2007出版号:CHCN校对:刘斌兰秀2007 年3月印于北京安捷伦科技有限公司总部地 址:北京市朝阳区望京北路3号邮 编:100102电 话:0-8100189传 真:上海分公司地 址:上海市西藏中路268号来福士广场办公楼7层邮 编:200001电 话:021-传 真:021-成都分公司地 址:成都市下南大街2号天府绿州大厦室邮 编:610012电 话:028-传 真:028-广州分公司地 址:广州市天河北路233号中信广场66层07-08室邮 编:510613电 话:020-传 真:020-深圳分公司地 址:深圳市南山区高新区南区科技南一路黎明网络大厦3楼东区邮 编:518008电 话:0传 真:0西安办事处地 址:西安市高新区科技路33号高新国际商务中心数码大厦23层01-02号邮 编:710075电 话:029-传 真:029-香港有限公司地 址:香港太古城英皇道1111号太古城中心1座24楼电 话:852-传 真:852-欢迎订阅免费的安捷伦电子期刊findemailupdates得到您所选择的产品和应用的最新信息.findagilentdirect快速选择和使用您的测试设备及解决方案.findopenAgilent简化连接和编程测试系统的过程,以帮助工程师设计,验证和制造电子产品.Agilent 的众多系统就绪仪器,开放工业软件,PC标准IO 和全球支持,将加速测试系统的开发.要了解详细的信息,请访问:findopenconnect.LXI是LXI联盟在美国的注册商标.微波功率放大器_百度文库
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