1、 简介
现代数字调制技术极大地提高了频谱效率,这在有限频谱资源的工作环境中至关重要。然而,这些复杂的调制技术可能会增加失真,稍有不慎,就可能在通信系统中引发问题。在射频/微波设计中,一个常见的挑战是精确测量复杂信号的功率电平。如果没有对信号的功率统计特性进行明确定义,那么将无法有效地开发通信系统。
2、 CCDF
图1. CCDF的数学起源
首先,如图1,是具有概率密度函数(PDF)的数据。为了获得累积分布函数(CDF),需要计算PDF的积分。最后,对CDF进行取反即可得到CCDF。也就是说,CCDF是CDF的补集(CCDF = 1–CDF)。为了生成如图1所示的CCDF曲线,需要将y轴转换为对数形式,并将x轴的起点设为0 dB。对数y轴可以为低概率事件提供更好的分辨率。
CCDF 将这一数学理论应用于输入信号,并显示结果。信号的调制格式会影响其功率特性。一些数字调制格式具有较高的峰值平均功率比,而另一些则具有较小的峰值平均功率比,这也被称为峰均比(crest factor)。许多新的调制方案采用正交频分复用(OFDM),具有与加性高斯白噪声(AWGN)相似的噪声特性。CCDF曲线,可以全面表征不同调制格式的功率统计特性,从而优化产品设计,实现更好的性能。
图2. 4096QAM信号的CCDF曲线,中心频率为20 GHz,带宽为2 GHz
普尚电子的SP900系列信号分析仪,如SP900P和SP900S,其分析带宽分别高达2 GHz和4 GHz,这对于如图2所示的4096QAM等高带宽信号至关重要。
3、 优化CCDF设置
普尚电子的频谱分析仪的CCDF测量功能能够全面表征复杂调制信号的功率统计特性,进行准确且可重复的CCDF测量的关键在于优化分析仪的设置,以便最佳地捕获和调理输入信号。
在进行CCDF测量之前,首先需要了解输入信号的调制格式和特性。利用分析仪的其他模式可以在时域和频域中表征信号,并得到误差矢量幅度(EVM)结果。例如,如果待测设备(DUT)在较高功率下EVM性能不佳,这可能表明系统中的放大器在最高峰值功率时出现了压缩,观察CCDF特性可以进一步确定问题所在。
在信号分析仪中设置正确的中心频率后,将信道带宽设置为输入信号的带宽或稍大一些。
图3. 4096QAM信号的中心频率和信息带宽(Info BW)设置
当测量诸如时分双工(TDD)信号这样的突发信号时,需要相应地调整测量间隔,以仅测量信号突发时的激活时间。应将[测量间隔]设置为信号活跃的时间,即信号突发的长度。如果测量间隔设置不正确,则功率统计值可能会偏低或偏高。
图4. 测量设置和触发菜单面板
现在,已经设置了信道带宽和测量间隔,可以通过一个方程式来帮助确定采样点数和测量周期数。
Counts=Meas Cycles*Sampling Frequency*Meas Interval [Equation 1]
wher Sampling Frequency is:
Sampling Frequency=1.25*Info BW [Equation 2]
Sampling Frequency=1.20*Info BW(When nearing the maximum Info BW) [Equation 3]
应当注意,1.25和1.20的采样率并不违反奈奎斯特定理,因为它们是复采样率。复IQ信号的采样率是原始采样率的一半,因为两个ADC(模数转换器)采样值对应于一个复IQ信号采样值,相应的原始采样率分别是2.5和2.4。
采样点数和测量周期数是相互关联的,不能彼此独立改变,如方程4所示。
Counts/Meas Cycles=Sampling Frequency*Meas Interval [Equation 4]