ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.

ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I. Mérés sorszáma: Mérést végezte: Neptun kód: Mérés helye: Kurzus kód: Mérés ideje: Mérésvezető: Kiértékelés dátuma: 2014 ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 1/48

Tartalomjegyzék I. Maximális kimeneti teljesítmény ellenőrzése... 3 1. Bevezetés... 3 2. Alapsávi IQ jelek generálása az Agilent IQG szoftver használatával... 8 3. A generált IQ hullámforma letöltése a függvénygenerátorokba és annak ellenőrzése DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóppal... 12 4. Az IQ modulált RF jel megjelenítése a 89601B VSA szoftverben... 14 5. Spektrumkép megtekintése Agilent N9320B Spektrum Analizátor segítségével... 21 6. AZ RF erősítő kimeneti teljesítményének mérése... 23 II. Elfoglalt sávszélesség mérése... 25 1. Bevezetés... 25 2. Elfoglalt sávszélesség mérése erősítő beiktatása előtt... 29 3. Elfoglalt sávszélesség mérése erősítő beiktatása után... 34 III. Zavarójelek és harmonikusok mérése... 36 1. Bevezetés... 36 2. Modulált RF jel zavarójeleinek és harmonikusainak mérése... 37 3. A szűrt I/Q modulált RF jel zavarójeleinek és harmonikusainak mérése... 44 4. A szűrt és erősített I/Q modulált RF jel zavarójeleinek és harmonikusainak mérése... 45 IV. Referenciák... 47 V. Tippek és trükkök file-ok elmentésére és visszatöltésére a VSA szoftverben... 48 Célok, feladatok i) Digitálisan modulált IQ jelek generálása ARB függvénygenerátorral ii) Alapsávi IQ jelek felkeverése RF sávba IQ modulátorral iii) A modulált RF jel maximális kimeneti teljesítményének mérése oszcilloszkóppal és VSA szoftverrel Szükséges eszközök i) ME1100 Digitális RF Kommunikációs Tréning Kit ii) Agilent függvénygenerátor a. 1 Agilent 33522A függvénygenerátor iii) Agilent DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp, 100 MHz Szükséges kiegészítők i) PC Microsoft Windows XP/Vista operációs rendszerrel, és a következő alkalmazásokkal: a. Agilent U1035A IQ Signal Generator (IQG) software* b. Agilent VEE software (Student Edition) version 7.5 vagy újabb c. Agilent 89601B VSA software [200, 300, AYA opciókkal] d. Agilent IO Libraries Suite software version 14.1 vagy újabb ii) 2 BNC(m)-to-BNC(m) koaxiális kábel, 0.3 m iii) 2 BNC(m)-to-BNC(m) koaxiális kábel, 1.0 m iv) 4 SMA(m)-to-BNC(m) koaxiális kábel, 1.0 m v) 3 SMA(m)-to-SMA(m) koaxiális kábel, 0.18 m vi) 3 USB kábel ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 2/48

I. Maximális kimeneti teljesítmény ellenőrzése 1. Bevezetés A modern kommunikációs rendszerek egyre nagyobb és nagyobb átviteli kapacitást igényelnek, jobb jelminőséget, nagyobb biztonságot, és a digitális adatok kompatibilitását. A hagyományos AM és FM üzemmódok, miközben ma is használatosak, alkalmatlannak bizonyultak napjaink nagysebességű átviteli igényeinek kielégítésére. Többmillió mobilelőfizető a beszéd- és adatátvitelhez egyre nagyobb sávszélességet vesz igénybe, így az olyan modulációs eljárások, melyek az információátvitelt hatékonyan tudják megoldani, létfontosságúvá váltak. Ez azt eredményezte, hogy az elektronikai és telekommunikációs iparban nagymértékű és folyamatos a növekedés, ami megköveteli a jólképzett mérnökök alkalmazását ezeken szakterületeken. Az alapsávi digitális jelek továbbíthatók egy érpáron vagy koaxiális kábelen keresztül is. Azonban ezeket a jeleket nem lehet egy rádiócsatornán továbbítani, mert meglehetősen nagy antennákra lenne szükség ahhoz, hogy az alacsony frekvenciás (nagy hullámhosszú) jeleket hatékonyan lesugározzuk. Így erre a célra analóg modulációs technikákat alkalmazunk, ahol a digitális jellel modulálunk egy nagyferekvenciás vivőjelet (CW continous wave). Bináris modulációs eljárásoknál a moduláció megfeleltethető két állapot közötti váltásnak, ami lehet a CW vivőjel amplitúdójának, frekvenciájának vagy fázisának két állapota, amikhez hozzárendeljük a 0 és 1 állapotokat. Ezen három digitális moduláció neve amplitúdóbillentyűzés (ASK amplitude-shift keying), frekvenciabillentyűzés (FSK frequency shift keying) és fázisbillentyűzés (PSK phase-shift keying). Amplitúdóbillentyűzés (ASK) ASK esetében a vivő amplitúdója két állapotot vehet fel, a bemeneti digitális jelfolyam függvényében. Ez a modulált jel a következőképpen írható le: 0 xc ( t) Acos ct "0"szimbólum "1"szimbólum A modulált jel ebben az esetben on-off billentyűzés, azaz az egyik állapotban nincs jel, míg a másikban van (mint a klasszikus morzetávírónál). Frekvenciabillentyűzés (FSK) FSK-nál a vivő frekvenciája két különböző értéket vesz fel a bemeneti digitális jelfolyam függvényében. Általában a logikai 1 a középfrekveciához képest egy magasabb frekvenciát jelent, míg a logikai 0 egy alacsonabb frekvenciát: A modulált jel a következőképpen írható le: x c Acos 1t ( t) Acos 2t "0"szimbólum "1"szimbólum ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 3/48

Fázisbillentyűzés (PSK) PSK esetében a vivő fázisa változik a bemeneti digitális jel függvényében. Kétállapotú fázisbillentyűzésnél a vivőjel maga az egyik állapot, míg ehhez képest a másik állapot egy 180 -os fázisváltozás. A modulált jelet a következő képlettel írhatjuk le: Acos( ct ) xc ( t) Acos ct "0"szimbólum "1"szimbólum Az 1.ábra az előbbiekben tárgyalt digitális modulációkra mutat egy példát, ahol a digitális adatbiteket egy NRZ jel reprezentálja. Binary Code (NRZ) 0 1 0 0 1 0 B-ASK B-FSK B-PSK 1.ábra Vivőjel digitális modulációja IQ Formátum Digitális kommunikációban a modulációt gyakran I és Q jelek segítségével írják le. Ez egy négyszögletes ábrázolása a polárdiagramnak, ahol az I tengely vonala a nulla fázis megfelelője, a Q tengely pedig az ehhez képesti 90 fokos elforgatás. Egy adott vektor megfeleltethető a hozzátartozó I és Q összetevőkkel, ahogy azt a 2.ábra is mutatja. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 4/48

Q Vetítsük le a jelet I és Q értékeire Q érték 0 fok I I érték Polár jelek konvertálása 2.ábra IQ Formátum Az IQ diagramok különösen hasznosak, mert jól tükrözik a módját annak, ahogy a legtöbb digitális kommunikációban használt jeleket az IQ modulátorok előállítják, amint az a 3.ábrán is látható. Az adóban az I és Q jeleket ugyanazon helyi oszcillátor (LO Local Oscillator) keveri a KF sávra. A 90 fokos fázistolót az LO egyik ágába iktatják be, így a jelek merőlegesek lesznek egymásra (ortogonálisak). Ezt az eljárást nevezik kvadratúra modulációnak is. Az ilyen jelek nem interferálnak egymással, két teljesen független összetevői a digitális jelnek. Újra egyesítve őket egy kompozit kimeneti jelet kapunk. Két független jel található az I és Q csatornákban, amik adása és vétele egyszerű áramkörökkel megoldható. Ez leegyszerűsíti a digitális rádiók tervezését. A fő előnye az IQ modulációnak az, hogy szimmetrikus módon és könnyűszerrel kombinálhatunk két független jelet egy kompozit jellé, majd később ugyanezt a jelet újra a két független összetevőjére bonthatjuk. Digitális modulációt könnyű IQ modulátorral megvalósítani. A legtöbb digitális moduláció az adatot az IQ síkon diszkrét pontokhoz rendeli hozzá. Ezeket konstellációs pontoknak is nevezik, az így kapott ábrát pedig konstellációs diagramnak. Ahogy a jel egyik pontról a másikra vándorol, közben az amplitúdó és a fázis is rendszerint változik. Q Helyi oszcillátor (vivőfrekvencia) 90 fokos fázistoló kompozit kimeneti jel I 3.ábra Az I és Q jel egy praktikus rádióadóban (IQ modulátor) ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 5/48

Négyállapotú fázisbillentyűzés (QPSK) 4PSK-nál, vagy másnéven QPSK-nál, két bitet rendelünk hozzá egy állapothoz, mivel összesen négy állapotunk van, amit két bittel lehet leírni. A tényleges fázisokat, amik QPSK moduláció esetén előállnak az 1.táblázat mutatja. 1.táblázat Bitek és fázisok QPSK modulációnál Bitek Fázis 00 45 01 135 10 315 11 225 Az 1.táblázat alapján felrajzolhatjuk a konstellációs diagramot, amit a 4.ábra mutat. Bármelyik szomszédos állapot bitjeit vizsgáljuk, egymáshoz képest csak 1 bitnyi változás van. Ezt a fajta kódolást Gray-kódolásnak nevezik. Példál, a 00 két szomszédja a 01 és az 10 állapot, a különbség mindkét esetben 1 bit. /2 01 00 0 11 10 3 /2 4.ábra QPSK konstelláció Digitális RF kommunikációs rendszereken végzett mérések A frekvencia, fázis, időzítések és a használt moduláció bonyolult kompromisszumai árán érhető el, hogy egy többfelhasználós, minél inkább interferenciamentes kommunikációs rendszert tudjunk alkotni. Szükséges a digitális RF kommunikációs rendszereken pontos méréseket végeznünk ahhoz, hogy ezen kompromisszumokat a megfelelő módon tudjuk megtenni. A mérések magukban foglalják a modulátor és demodulátor analizálását, a lesugárzott jel minőségének karakterizálását, magas bithibaarány (BER Bit Error Rate) okának kiderítését és új modulációs módok vizsgálatát. Általában ezen mérések négy kategóriába tartoznak: teljesítmény, frekvencia, időzítés és moduláció pontossága. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 6/48

Labor leírása A labor folyamán kettő ARB függvénygenerátorral és egy Agilent VEE-ben készült programmal létrehozunk egy IQ jelet, ami felkeverés, szűrés és erősítés után végül az RF sávban áll elő. Ehhez egy egyszerű digitális RF adót használunk, ami egy IQ modulátorból, szűrőből és erősítőből áll. A maximális kimeneti teljesítményét a modulált RF jelnek a vektor szignál analízis (VSA) szoftverrel mérjük egy oszcilloszkópon keresztül (Agilent DSO6012A/DSO7012A). A labor összeállítása az 5.ábrán látható. Q 90 fokos fázistoló oszcilloszkóp I Helyi oszc. (vivő frekv.) IQ modulátor Szűrő Erősítő Teljesítménymérőszoftver a frekvenciatartományban Alapsávi IQ jelgenerálás (VEE szoftver) Adó (ME1100 Tréning Kit) Kimeneti jel teljesítményének mérése (DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp & 89601B VSA szoftver) 5.ábra Labor összeállítása Teljesítménymérés A teljesítménymérés magában foglalja a vivőjel mérését, valamint az erősítők erősítésének, a szűrők és csillapítók beiktatási csillapításának mérését is. A digitális modulációkban használt jelek zajjelegűek, így gyakran csatornateljesítmény (egy adott frekvenciasávban integrált teljesítmény) vagy pedig spektrális teljesíménysűrűség (PSD) méréseket végeznek. A PSD adott sávszélességre normalizált mérés, ami a gyakorlatban általában 1 Hz (db/hz mértékegységgel). ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 7/48

2. Alapsávi IQ jelek generálása az Agilent IQG szoftver használatával 1. Állítsa össze az elrendezést a 6.ábra alapján. Két 50 ohmos RF kábellel csatlakoztassa az ARB generátor (vagy függvénygenerátor) kimeneteit (Ch 1 és Ch 2) az oszcilloszkóp bemeneteire (Ch 1 és Ch 2). Az 1-es csatorna reprezentálja az I jelet, míg a 2-es csatorna a Q jelet. Egy USB kábellel kösse össze a függvénygenerátort a PC-vel, amin az Agilent IQG szoftver is fut. PC az Agilent IQG szoftverrel (rendszervezérlő) USB csatlakozás DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 33522A függvénygenerátor I jel Ch 1 Q jel Ch 2 6.ábra Alap mérési összeállítás az IQ jelgenerálás ellenőrzéséhez ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 8/48

2. Az IQG szoftver indítása Az IQ Signal Generator indítás után a 7.ábrán látható képpel fogad bennünket. A grafikus felhasználói felület (GUI) három fő részből áll, vezérlő gombokból (Control buttons), hullámforma beállításból (Waveform settings) és a GUI verzió felületéből (GUI version). 7.ábra The IQG szoftver vezérlő ablaka 3. A Start Menuből indítsa el az All Programs > Agilent IO Libraries Suite > Agilent Connection Expert programot a műszerekhez való csatlakozás ellenőrzéséhez. 8.ábra Az Agilent Connection Expert indítása ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 9/48

4. Bizonyosodjon meg arról, hogy az eszközöket detektálta a szoftver a hozzájuk tartozó USB címűkkel, ahogy a 9.ábra mutatja. Ha a műszerek nincsenek detektálva, kattintson a Change Properties-re a műszerek inicializálásához. Például a következők lehetnek az USB címek: 33220A (USB0::2391::1031::MY44043998::0::INSTR) és 33220A (USB0::2391::1031::MY44044367::0::INSTR). * Válassza ki a 33522A-t az Agilent 33522A függvénygenerátorhoz Jegyezzük fel ezeket a címeket és zárjuk be az Agilent Connection Expert ablakot. 9.ábra Műszer csatlakozásának ellenőrzése 5. Az IQG Waveform settings részénél a Hardware Platform-nál válassza ki a megfelelő függvénygenerátor modellt. Agilent 33522A 10.ábra A függvénygenerátor kiválasztása az IQG szoftverben ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 10/48

6. A Control buttons résznél kattintson a Configure System-re az Instruments (műszerek) ablak megnyitásához. Az előzőleg feljegyzett USB címet írja be a az address részhez (az ID = 0 az alapsávi I adatokhoz van). 11.ábra Az alapsávi I jelforrás konfigurálása az IQG szoftverben 7. Kattintson a Next gombra a következő függvénygenerátor USB címének megadásához (az ID = 1 az alapsávi Q adatokhoz van). Kattintson a Save-re a kilépéshez. Az Agilent 33522A függvénygenerátornál ugyanazt az USB címet adja meg az ID=0-hoz és ID=1-hez is. 12.ábra Az alapsávi Q jelforrás konfigurálása az IQG szoftverben ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 11/48

8. A Waveform settings résznél állítsa be a következő paramétereket és küldje rá a generátorra. Standard System (standard rendszer) User Data Patterns (adatminta) PRBS 6 Modulation Format (modulációs formátum) QPSK Baseband Filter (alapsávi szűrő) RC (raised cosine) Roll-off (lekerekítési tényező) 0.5 Impairments (gyengítés) None Symbol Rate (szimbólumsebesség) 1M Maximum Sample per Symbol (maximum minta/szimbólum) 6 Output Signals (kimeneti jelek) I and Q Output Signal Type (kimeneti jel típusa) Continuous Function Generator Output (függvénygenerátor kimenet) 2.0 Signal Generator (jelgenerátor) OFF a. Mérje meg a generált alapsávi QPSK jel frekvenciáját az oszcilloszkóppal. A QPSK jel frekvenciája = b. Határozza meg az így előállított jel sávszélességét ezen beállítások alapján. Elfoglalt sávszélesség = szimbólumsebesség * (1 + szűrőparaméter) Az elfoglalt sávszélesség =... 3. A generált IQ hullámforma letöltése a függvénygenerátorokba és annak ellenőrzése DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóppal 1. Az IQG szoftverben a Control buttons résznél kattintson a Start-ra. Az IQ hullámformát a szoftver előállítja majd letölti mindkét függvénygenerátorba. Egy státusz ablak mutatja a számunkra a letöltés folyamatát. 13.ábra Adatok letöltésének státusza 2. Letöltés után a beállított hullámforma paraméterei kijelzésre kerülnek a felhasználó számára. A generált IQ hullámformát és annak konstellációs diagramját a lenti ábra mutatja. Mentse el az IQ adatokat vagy nyomtassa ki az eredményeket. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 12/48

14.ábra A generált IQ hullámforma megjelenítése az IQG szoftverben 3. Vizsgálja meg a generált IQ hullámformát mind az 1-es, mind a 2-es csatornán az oszcilloszkópon. Hasonlítsa ösze a mért IQ jeleket az IQG szoftverben szimuláltakkal. Ne feledjük, hogy miután a hullámformákat letöltöttük, azok aktívak maradnak a függvénygenerátorban. Bármelyik paraméter megváltoztatása után szükséges újra generálnunk az IQ hullámformát az IQG szoftverrel, majd pedig újra letölteni. Ebben az esetben az IQG szoftver a függvénygenerátorokat távolról vezérli. Az oszcilloszkópon a Run/Stop gomb megnyomásával állíthatjuk meg a hullámformát. 4. A hullámforma generálásának megállításához a szoftverben az Abort-ra kell kattintani. Azok ennek hatására resetelődnek, és alapállapotba kerülnek a műszerek. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 13/48

4. Az IQ modulált RF jel megjelenítése a 89601B VSA szoftverben 1. Végezze el az alábbi csatlakoztatásokat az IQ modulátorban az ME1100 tréning kiten. A függvénygenerátor kimeneti portjait (I és Q) csatlakoztassa az IQ modulátor I és Q bemeneteire. Az oszcilloszkóp hátsó panelén csatlakoztassa a 10 MHz Ref kimenetet az IQ modulátor LO portjára egy aluláteresztő szűrőn keresztül. Egy RF kábellel kösse az IQ modulátor RF kimenetét a 10 MHz-es szűrő bemenetére. A szűrő kimenetét kösse az oszcilloszkóp 1-es csatornájára. A számítógéphez a szkópot egy USB kábellel csatlakoztassa. PC, IQG szoftver és 89601B VSA szoftver USB csatlakozás USB csatlakozás DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 10 MHz kimenet 33522A függvénygenerátor Q jel Ch 1 I jel Low Pass Filter Q 90 0 LO I IQ modulátor RF 10 MHz szűrő ME1100 Tréning Kit 15.ábra Mérési összeállítás a modulált alapsávi jel vizsgálatához ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 14/48

Az IQG szoftver controller ablakában kattintson a Re-send gombra, melynek hatására az IQ hullámforma generálása és letöltése megtörténik a függvénygenerátorokba. 2. Az alábbi lépéseket követve állítsa be a DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkópot, mely a 89601B VSA szoftver interfészeként fog működni (az USB porton keresztül). megj.1: a következő táblázatban {} = soft key és [] = hard key megj.2: opcionális beállítások kisebb dőlt betűvel találhatók 3.1 A 10 MHz-es kimenet engedélyezése Beállítás Műszer presetelése Autodisplay aktiválása A kimenet beállítása 10 MHz-es LO jelre Billenytűkombinációk Nyomja meg a [Save/Recall], majd utána a {Default Setup}. A gyári beállítások töltődnek be ennek hatására. Nyomja meg az [Auto Scale]. A modulált szinusz jel kerül megjelenítésre. Nyomja meg az [Utility], utána az {Options} és {Rear Panel} a hátsó panel menü megnyitásához. Ezután nyomja meg a {Ref Signal}. A tekerőgombbal válassza ki a 10 MHz-et majd nyomja meg a {Ref Signal}. 16.ábra A 10 MHz-es kimenet engedélyezése a DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkópon 3.2 Az USB vezérlő kiválasztása Beállítás Az Input/Output vezérlő beállítása Az USB interfész kiválasztása a 89601B VSA szoftverhez Billentyűkombinációk Nyomja meg az [Utility], majd utána az {I/O}. A jelenlegi I/O konfigurációs ablak kerül kijelzésre. Nyomja meg a {Controller}, majd a tekerőgombbal válassza ki az USB-t és nyomja meg a {Controller} újra. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 15/48

17.ábra Az USB vezérlő kiválasztása a DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkópon 3. A DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp csatlakozásának ellenőrzéséhez nyissuk meg az All Programs > Agilent IO Libraries Suite > Agilent Connection Expert programot. 18.ábra Az Agilent Connection Expert indítása Bizonyosodjunk meg róla, hogy a műszert detektálta a szoftver a hozzá tartozó VISA címmel együtt, ahogy a 19.ábra is mutatja. Ha a DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp nincs detektálva, kattintsunk a Change Properties-re a műszer inicializálásához. Ha befejeztük, csukjuk be az Agilent Connection Expert ablakot. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 16/48

4. A 89600 VSA szoftver indítása. 19.ábra Műszer csatlakozásának ellenőrzése A VSA szoftver az indításakor inicializálja a szükséges dolgokat, és kijelzi a detektált hardvereket, amint az az alábbi képen is látszik. A DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp ekkor az előlapjáról már nem vezérelhető. 20.ábra A VSA szoftver által detektált hardver ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 17/48

Válassza ki a Utilities > Hardware menüpontot, majd pedig szüntesse meg a Simulate Hardware kijelölést. 21.ábra A szimulált hardver letiltása a VSA-ban 5. A Select Hardware résznél válassza ki az Agilent Technologies 6000 Series Scope-ot és kattintson a Configure-ra. 22.ábra A DSO6000 Series oszcilloszkóp kiválasztása a VSA szoftverhez ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 18/48

6. A Hardware Configuration ablakban válassza ki a Sample Mode-ot majd kattintson az Edit-re. Utána válassza ki a User Rate-et és kattintson az OK-ra. Minden ablakot zárjon be. 23.ábra A Sample Mode beállítása User Rate Mode-ra 7. A VSA szoftverben válassza ki az Utilities > Reference Frequency-t, majd az Internal-t, hogy az oszcilloszkóp belső órajelét használjuk. 24.ábra A belső órajel referencia kiválasztása a VSA szoftverben ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 19/48

8. Készítsen egy BPSK IQ hullámformát az alábbi paraméterekkel az IQG szoftverben. Standard System User Data Patterns (adatszekvencia) PRBS 7 Modulation Format (modulációs formátum) BPSK Baseband Filter (alapsávi szűrő) RC (raised cosine) Roll-off (szűrőparaméter) 0 Impairments (zavaró tényezők) None Symbol Rate (szimbólumsebesség) 1M Max Sample per Symbol (max minta/szimbólum) 6 Output Signals (kimeneti jelek) I and Q Output Signal Type (kimeneti jel típusa) Continuous Function Generator Output (fvgenerátor kimenet) 2.0 Signal Generator (jelgenerátor) OFF 9. A VSA szoftverben állítsa be a képernyőkiosztást Single-re, és a jobb egérgombbal aktiválja az Y Auto Scale-t. 25.ábra A VSA 89601B képernyőjének konfigurálása ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 20/48

10. A MeasSetup > Frequency menüpontban állítsa be a középfrekvenciát (center) 10 MHz-re, és a frekvenciaátfogást (span) 5 MHz-re. 26.ábra A center frekvencia és span beállítása a VSA-ban 11. Az Average (átlagolás) fülön állítsa be az átlagolást RMS (Video)-ra és 10-es értékre. 27.ábra Az átlagolás típusának beállítása 12. A ReBW fülön állítható a Frequency Points. 13. Kattintson a Close-ra, ezután a spektrumkép lesz újra látható. 14. Válassza ki a Markers > Calculation menüpontot és engedélyezze a Band Power (csatornateljesítmény) kalkulációt a 10 MHz-es középfrekvencián 1 MHz-es sávszélességgel. 5. Spektrumkép megtekintése Agilent N9320B Spektrum Analizátor segítségével A spektrumképet nem csak a VSA szoftver segítségével tudjuk megnézni, hanem a mérőhelyen elhelyezett Agilent N9320B Spektrum Analizátort felhasználva is! BNC-BNC kábel és egy T-tag segítségével kössük össze az oszcilloszkóp éppen használt csatornáját az Agilent N9320B spektrum analizátorunk 50Ohm-os RF-In bemenetével! A spektrum analizátor kezelőfelületén az AutoTune gomb megnyomásával a műszer automatikusan beáll az érzékelt jelre. Ezután a Frequency és SPAN gombok segítségével tudjuk beállítani a feladatban (VSA szoftverben már beállított) megadott Center Frequency és SPAN értékeket. Érdekesség képpen hasonlítsuk össze a VSA szoftverben és a Agilent spektrum analizátorunkon megjelenő jelalakokat! ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 21/48

Feladatok a) Mérje meg a csatornateljesítményét az IQ modulált jelnek. A csatornateljesítmény =. b) Változtassa meg a Reference Frequency-t (órajel) External-ra (külső) és figyelje meg mi az ami változik. Miért van szükség órajel referenciára ezekhez a mérésekhez?........... c) Változtassa meg az alábbi paramétereket a VSA-ban az IQ modulált RF jel megjelenítéséhez: Frequency Span 10 MHz Frequency Points 6401 Averaging Type RMS (video) with 50 counts (átlagolások száma) Jobb mérési pontosságot biztosítanak a fenti beállítások, ha igen miért?............ d) Mérje meg a csatornateljesítményét az IQ modulált RF jelnek a 10 MHz-es szűrő nélkül. Értelmezzék, hogy miért szükséges a 10 MHz-es szűrő használata az IQ modulátor után............. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 22/48

6. AZ RF erősítő kimeneti teljesítményének mérése 1. Csatlakoztassa az alábbi módon az erősítőt az IQ modulátor és a 10 MHz-es szűrő után. Egy RF kábellel kösse a 10 MHz-es szűrő kimenetét (Out) a 10 MHz-es erősítő bemenetére (In). Ennek a kimenetét (Out) kösse az oszcilloszkóp 1-es csatornájára. PC, IQG szoftver és 89601B VSA szoftver USB csatlakozás USB csatlakozás DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 10 MHz kimenet 33522A függvénygenerátor Q jel Ch 1 10 MHz erősítő I jel Low Pass Filter Q 90 0 LO I IQ modulátor RF 10 MHz szűrő ME1100 Tréning Kit DC tápegység 28.ábra Figure Mérési 1 Setup összeállítás for Measuring az erősítő the kimeneti Output Power teljesítményének After the Amplifier méréséhez ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 23/48

Feladatok Csatlakoztassa az 5 V-os DC tápegységet az ME1100 tréning kithez. a) Változtassa meg az alábbi paramétereket a VSA-ban az IQ modulált RF jel megjelenítéséhez: Frequency Span 10 MHz Frequency Points 6401 Averaging Type RMS (video) with 10 counts (átlagolások száma) Mekkora a csatornateljesítmény az erősítés után?.. Mekkora ez alapján az erősítő erősítése?.. b) Ismételje meg a méréseket olyan módon, hogy az IQ modulátort először a 10 MHz-es erősítőre köti, majd ennek kimenetét a 10 MHz-es szűrőre. Ugyanazokat az eredményeket kapja?........... c) Mi a preferált csatlakoztatási mód, IQ modulátor-szűrő-erősítő vagy IQ modulátor-erősítő-szűrő?........... ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 24/48

II. Elfoglalt sávszélesség mérése 1. Bevezetés A különböző modulációs formátumok hatékonyságának megértéséhez mindenekelőtt meg kell értenünk a bitsebesség és szimbólumsebesség fogalmak közötti különbségeket. A kommunikációs csatornához szükséges jel-sávszélesség a szimbólumsebességtől, nem pedig a bitsebességtől függ. A bitsebesség a rendszer bitfolyamának frekvenciája. Például, egy 8-bites, 10 khz-en mintavételezős rádiónál a bitsebesség (az alapeseti bitfolyam-sebesség) a 8 bit és a 10 ezer minta/másodperc szorzata, vagyis 80 Kibit/s. (Jelen számításban szándékosan hagyjuk el a szinkronizáláshoz, hibajavításhoz stb. szükséges extra biteket.) A szimbólumsebesség a bitsebesség és az egyes szimbólumokban továbbított bitek hányadosa. Ha egy bit kerül továbbításra minden szimbólumban (mint például a BPSK modulációnál), a szimbólumsebesség éppen megegyezik a bitsebességgel, vagyis a rádiónk esetében ez 80 Kibit/s. Ha azonban szimbólumonként két bit kerül továbbításra (lásd QPSK moduláció), a szimbólumsebesség a bitsebesség fele, vagyis 40 Kibit/s lesz. A szimbólumsebességet gyakran nevezik baud sebességnek is, ügyeljünk rá tehát, hogy a baud sebesség nem feltétlenül azonos a bitsebességgel! Ha szimbólumonként több bitet tudunk átküldeni, ugyanaz az adatmennyiség keskenyebb spektrumban továbbítató. Ez az az oka annak, hogy a modulációs formátumok között igen komplexek is akadnak, amelyek több állapot megkülönböztetésére képesek annak érdekében, hogy minél keskenyebb RF spektrumban tudjanak nagyobb mértékű, hasznos információt továbbítani. Szűrés A szűrés lehetővé teszi az átviteli sávszélesség jelentős csökkentését a digitális adatok vesztesége nélkül, más szóval jelentősen javítja a jel spektrális hatékonyságát. A szűrésnek számos fajtája és módja létezik, a leggyakoribbak az emelt koszinuszos, négyzetgyökös emelt koszinuszos, valamint a Gauss szűrők. A jelben végbemenő, bármely gyors változás (legyen az amplitúdó, fázis vagy frekvencia) együtt jár a nagy sávszélesség-igénnyel. Ez azt jelenti, hogy az olyan technikák, amelyek csökkentik ezen átmenetek gyorsaságát, elősegítik a keskenyebb elfoglalt sávszélesség elérését. A szűrés is elősegíti ezen átmenetek kisimítását, és csökkenti az interferenciát, mivel lassítja azt a tendenciát, amelyben egy jel vagy adó interferálhat egy másik jellel vagy adóval. Bizonyos tekintetben kompromisszumokat kell kötni a szűrésnél. Ezek egyike, hogy bizonyos szűrési fajtáknál a jel pályagörbéje (az állapotok közötti átmenetek) sok esetben túllő. Ez a fajta túllövés jellemző pl. a Nyquistszűrésre, és jellemzi a vivő jel teljesítményét és fázisát. A probléma megoldásához nagyobb adási teljesítmény kell, amely valójában több mint maga a szimbólum átviteléhez szükséges teljesítmény. A vivőteljesítmény nem korlátozható a túllövés kikerülésére a spektrum kiterjesztése nélkül. Mivel a szűrést éppen az elfoglalt spektrum szűkítése céljából vezettük be, igen körültekintő optimalizálást igényel a probléma megoldása. További kompromisszumhozatali kérdés, hogy a szűréshez komplexebb, nagyobb méretű rádiókra van szükség, különösen akkor, ha az analóg világban mozgunk. A szűrés miatt megjelenhet a szimbólumközti ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 25/48

áthallás ( Inter-Symbol Interference ISI) is, amely akkor jelentkezik, ha a jelet annyira szűrjük, hogy a szimbólumok összemosódnak, és minden szimbólum befolyásolja a körülötte lévőket. Ezt a szűrő időtartománybeli válasza vagy impulzusválasza határozza meg. A Nyquist- vagy emelt koszinuszos szűrő Az 2 a Nyquist-szűrők egyik osztálya, az emelt koszinuszos szűrő impulzus- vagy időtartománybeli válaszát mutatja. A Nyquist-szűrők egyik alaptulajdonsága, hogy impulzusválaszuk a szimbólumsebességen oszcillál. A szűrőt úgy választják ki, hogy a szimbólum órajel-frekvencián oszcilláljon, vagy impulzusválasza áthaladjon a nullán. A szűrő időtartománybeli válasza olyan periódussal halad át a nullán, amely pontosan megfelel a szimbólumközti távolságnak. A szomszédos szimbólumok nem interferálnak egymással a szimbólumidőkben, mivel a válasz minden szimbólumidőben zérus, kivéve a középsőben. A Nyquist-szűrők erős szűrést végeznek a jelen anélkül, hogy a szimbólumokat összemosnák a szimbólumidőkben. Ez nagyon fontos a szimbólumközti áthallás okozta hibák kikerülése, és a hibamentes információátvitel szempontjából. Ne feledjük, hogy a szimbólumközti áthallás nem jelentkezik minden időpillanatban, csak szimbólum- (döntési-) időkben! A szűrő általában kettéosztott, egyik fele az adási-, másik a vételi útvonalon van. Ebben az esetben a négyzetes Nyquist-szűrők (szokványosabb nevén négyzetes emelt koszinuszos szűrők) kerülnek mindkét félben felhasználásra, és kombinált válaszuk ezáltal egy Nyquistszűrőjének felel meg. 2. ábra. Egy emelt koszinuszos szűrő időtartománybeli válasza Szűrő sávszélességi paraméter lekerekítési tényező ( roll-off factor ) Az emelt koszinuszos szűrő élességét az α-val jelölt lekerekítési tényező adja meg. A lekerekítési tényező közvetlen mércéje a rendszer elfoglalt sávszélességének, és az alábbi összefüggés alapján számítható: Ha a szűrő tökéletes ( téglafal ) karakterisztikájú (éles átmenetű), és a lekerekítési tényező értéke nulla, az elfoglalt sávszélesség az alábbiak szerint alakul: Ideális esetben az elfoglalt sávszélesség megegyezik a szimbólumsebességgel, ez a gyakorlatban azonban természetesen sosincs így, hiszen a zérus értékű lekerekítési tényező nem megvalósítható. A lekerekítési ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 26/48

tényezőt gyakran nevezik többlet sávszélességi tényezőnek is, hiszen valójában azt mutatja meg, hogy az ideális sávszélességhez képest mekkora többlettel kell az elfoglalt sávszélességnél számolni. Az eset másik véglete, hogy 1 értékű lekerekítési tényezőjű szűrőnk van. Ebben az esetben az elfoglalt sávszélesség az alábbiak szerint alakul: Ha tehát a lekerekítési tényező értéke 1, az elfoglalt sávszélesség értéke éppen duplája a szimbólumsebességnek. A gyakorlatban α = 0,2 tényezőjű szűrők is megvalósíthatók, és ezzel jó minőségű, kompakt rendszerek tervezhetők. A jellemző értékek 0,35 0,5, és néhány videórendszernél akár 0,11 értékű lekerekítési tényezővel is találkozhatunk. Szűrő sávszélességi hatások 3. ábra. Az α szűrő sávszélességi paraméter A különböző szűrő sávszélességek különböző hatásokat fejtenek ki. A 3. ábrán látható QPSK vektordiagramoknál három különböző α érték hatását vehetjük szemügyre. Ha az adóvevőben nincs szűrő (bal oldali grafikon, α = ), az állapotok közötti átmenetek azonnaliak. 4. ábra. A különböző szűrő sávszélességek hatása E jel átviteléhez végtelen sávszélességre volna szükség. A középső vektordiagram a 0,75 értékű lekerekítési tényező esetét mutatja, a jobb szélső pedig a 0,375-öt. E két utóbbi kisimítja az állapotátmeneteket, és lecsökkenti a szükséges frekvenciaspektrumot. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 27/48

A különböző lekerekítési tényezőjű szűrők befolyásolják az átvitt teljesítményt is. Szűretlen jel esetében a vivő csúcsteljesítménye megegyezik a szimbólumsebességi névleges teljesítménnyel, ezáltal nincs szükség a szűrés miatti többletteljesítményre. Manapság a körülbelüli minimumot jelentő, 0,2 értékű lekerekítési tényezőnél azonban nagyobb teljesítményre van szükség, mint amennyi önmagában a szimbólumok átviteléhez szükséges volna. Ennél a lekerekítési tényező értéknél, Nyquist-szűrésnél és QPSK modulációnál ez a többletteljesítmény mintegy 5 db, amely több mint háromszor akkora csúcsteljesítményt jelent mindezt az elfoglalt sávszélességet korlátozó szűrő beiktatása miatt. Nyolcfázisú fázisbillentyűzés (8PSK) moduláció A 8PSK nyolc állapot megkülönböztetésére képes fázisbillentyűzést jelent. (Négy állapot esetében beszélünk QPSK modulációról, tizenhatnál 16PSK-ról, é. í. t.) Mivel a 8PSK-ban nyolc különböző állapotunk van, szimbólumonként három bit kódolható. A 8PSK a rádiós összeköttetés romlását kevésbé tűri jól, mint a QPSK, azonban adatátviteli kapacitása is nagyobb. A 8PSK Gray-kódos konstellációs diagramját a 5 mutatja. A laborgyakorlat leírása Ebben a laborgyakorlatban a modulált RF jel elfoglalt sávszélességét és kimeneti csatornateljesítményét mérjük a szűrés és erősítés előtt és után, oszcilloszkóp és a VSA szoftver használatával. A lekerekítési tényező értékét is vizsgáljuk a laborgyakorlat teljesítése során. Frekvenciamérések Digitális rendszerekben a frekvenciamérések sokszor összetettebbek, hiszen több minden hatását kell figyelembe venni. Az elfoglalt sávszélesség egy fontos mérés, hiszen el alapján lehet például azt is biztosítani, hogy a hírközlési szolgáltatók az allokált sávszélességen belül maradnak. A szomszédos csatorna teljesítmény mérésével lehet vizsgálni, hogy egy felhasználó milyen hatással van a közeli csatornákat használó, többi felhasználóra. Elfoglalt sávszélesség 01 1 00 1 00 0 Az elfoglalt sávszélesség ( Occupied Bandwidth OBW) mércéje a vizsgált jel által lefedett frekvenciaspektrumnak. Az elfoglalt sávszélesség Hertz mértékegységben van kifejezve, mérése általában teljesítményszázalék vagy arány mérését jelenti. Jellemzően a mérendő jel összteljesítményének aránya kerül kifejezésre. 99% általános aránnyal számolunk. A teljesítmény-frekvencia mérése alapján kerül meghatározásra az arányhoz szükséges teljesítmény. Két megállapítás példaképpen lehet: A vizsgálat jel teljesítményének 99%-a 30 khz sávszélességen belül van, vagy A jel elfoglalt sávszélessége 30 khz, ha ismert a 99%-os teljesítményarány. A jellemző elfoglalt sávszélesség változik a szimbólumsebesség és szűrés alapján. A digitális videójeleknél az elfoglalt sávszélesség jellemzően 6 8 MHz. Az egyszerű, frekvenciamérési technika gyakorta nem elég a középfrekvencia pontos mérésére. A vivő súlypontja számítható. 01 0 10 0 11 0 11 10 1 5. ábra. A 8PSK moduláció konstellációs diagramja 0 ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 28/48

2. Elfoglalt sávszélesség mérése erősítő beiktatása előtt 1. Állítsa össze a képen látható mérőrendszert az ME1100 oktatómodul I/Q modulátorával! Csatlakoztassa a függvénygenerátorok kimeneteit (I-t és Q-t) az I/Q modulátor I és Q bemeneteire! Az oszcilloszkóp hátlapján lévő 10 MHz referencia csatlakozót kösse össze az aluláteresztő szűrőn keresztül az I/Q modulátor LO bemenetével! Átkötő használatával csatlakoztassa az I/Q modulátor RF kimenetét a 10 MHz-es szűrő bemenetére ( In )! Ezután a 10 MHz-es szűrő kimenetét ( Out ) kösse az oszcilloszkóp 1. bemeneti csatornájára! Végezetül, USB kábellel kösse össze a PC-t az oszcilloszkóppal! IQG szoftvert és 89601A VSA szoftvert futtató PC USB-USB kapcsolat USB-USB kapcsolat DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 10 MHz kimenet 33522A függvénygenerátor Q jel 1. csat. I jel aluláteresztő szűrő Q 90 0 LO I I/Q modulátor RF 10 MHz szűrő ME1100 oktatómodul 5. ábra. Mérési összeállítás modulált alapsávi jelek mérésre ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 29/48

Indítsa el a 89600 VSA szoftvert! A VSA szoftver inicializálódik, és a felismert hardverek is megjelenítésre kerülnek. A DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp előlapi kezelőszervei letiltásra kerülnek. 6. ábra. A VSA szoftver által felismert hardverek 2. Végezze el a VSA szoftver konfigurációját az alábbiak szerint: VSA szoftver ablak Utilities > Hardware > Select Hardware Utilities > Hardware > Select Hardware Utilities > Hardware > Select Hardware > Hardware Configuration Utilities > Reference Frequency Display format MeasSetup > Frequency MeasSetup > Average művelet A Simulate Hardware kijelölő négyzet deaktiválása Agilent Technologies 6000 series scope kiválasztása, kattintás a Configure gombra A Hardware Configuration párbeszédablakban a User Rate mód beállítása Rendszer referenciaforrás beállítása Internal-ra Kijelző elrendezés beállítása Single-re, kattintás jobb egérgombbal az Y Auto Scale engedélyezésére Középfrekvencia beállítása 10 MHz-re, frekvenciaátfogás beállítása 2 MHz-re Átlagolás beállítása RMS (Video) / 10 számolás paraméterre ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 30/48

3. Készítsen egy QPSK IQ hullámformát az alábbi paraméterekkel az IQG szoftverben. Standard System (standard rendszer) User Data Patterns (adatminta) PRBS 6 Modulation Format (modulációs formátum) QPSK Baseband Filter (alapsávi szűrő) RC (raised cosine) Roll-off (lekerekítési tényező) 0.5 Impairments (gyengítés) None Symbol Rate (szimbólumsebesség) 1M Maximum Sample per Symbol (maximum minta/szimbólum) 6 Output Signals (kimeneti jelek) I and Q Output Signal Type (kimeneti jel típusa) Continuous Function Generator Output (függvénygenerátor kimenet) 2.0 Signal Generator (jelgenerátor) OFF 4. Az elfoglalt sávszélesség (OBW) méréséhez válassza ki a Markers > OBW lehetőséget! A Trace A Markers Properties párbeszédablakban engedélyezze az OBW mérést az OBW kijelölő négyzet kipipálásával! A középfrekvencia automatikus beállításához engedélyezze a Centroid > Center Frequency opciót! 7. ábra. Az elfoglalt sávszélesség kalkuláció engedélyezése a VSA szoftverben 5. Kattintson a Close gombra a spektrumkijelzőre visszatéréshez! 6. Válassza ki a Display > Active Trace > Active B opciót a B kijelző aktív területre beállításához! 8. ábra. Az aktív kijelző beállítása ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 31/48

7. Válassza ki a Trace > Data > Marker > OBW Summary TrcA opciót az elfoglalt sávszélesség mérési összesített adatok megjelenítésére a B jelalakban (lásd lejjebb!)! OBW = 1,13 MHz csatornateljesítmény = -6,7 dbm 9. ábra. Az OBW összesítő táblázat a VSA szoftverben 8. Iktassa be a 10 MHz-es szűrőt az I/Q modulátor után, és határozza meg az elfoglalt sávszélességet és a csatornateljesítményt! Hasonlítsa össze és foglalja táblázatba a 10 MHz-es szűrő nélkül és beiktatásával kapott eredményeket: elfoglalt sávszélesség (OBW) csatornateljesítmény 10 MHz-es szűrő nélkül 10 MHz-es szűrővel 9. Az IQG szoftverben változtassa meg az RC roll-off factor (lekerekítési tényező) értékét, és mérje meg a hozzá tartozó elfoglalt sávszélességet és csatorna összteljesítményt! lekerekítési tényező 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 10 MHz-es szűrő nélkül 10 MHz-es szűrővel OBW csatornatelj. OBW csatornatelj. 10. Az I/Q modulált RF jel megjelenítésére a VSA szoftverben használja az alábbi beállításokat: Frequency Span (frekvencia átfogás) 5 MHz Frequency Points (frekvencia pontok) 12801 Averaging Type (átlagolás típusa) Ezekkel a beállításokkal javítható a mérés pontossága? RMS (video) / 50 számolás....... ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 32/48

11. Indokolja meg, hogy a 10 MHz-es szűrőt miért az I/Q modulátor után célszerű beiktatni!........... 12. Mi a hatása az RC roll-off factornak (lekerekítési tényezőnek) az elfoglalt sávszélességre és csatornateljesítményre?........... ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 33/48

3. Elfoglalt sávszélesség mérése erősítő beiktatása után 1. Állítsa össze az alábbi 10. ábrán látható mérési összeállítást a szűrő és erősítő I/Q modulátorhoz való illesztésével! Átkötő használatával csatlakoztassa a 10 MHz-es szűrő kimenetét ( Out ) a 10 MHz-es erősítő bemenetére ( In )! Végezetül, a 10 MHz-es erősítő kimenetét csatlakoztassa az oszcilloszkóp 1. bemeneti csatornájára! IQG szoftvert és 89601A VSA szoftvert futtató PC USB-USB kapcsolat USB-USB kapcsolat DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 33522A függvénygenerátor Q jel 1. csat. 10 MHz kimenet 10 MHz erősítő I jel aluláteresztő szűrő Q 90 0 LO I I/Q modulátor RF 10 MHz szűrő ME1100 oktatómodul DC tápegység Figure 6 10. Setup ábra. for Mérési Measuring összeállítás the beiktatott Output Power erősítős After mérésre the Amplifier ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 34/48

Feladatok Csatlakoztassa az 5 V-os DC tápegységet az ME1100 tréning kithez. a) Az IQG szoftverben próbáljon ki több kimeneti jelszintet a függvénygenerátornál, majd mérje meg a hozzájuk tartozó elfoglalt sávszélességet és csatorna összteljesítményt! a függvénygenerátor kimeneti jelszintje (V) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 a 10 MHz-es erősítő beiktatása után OBW csatornateljesítmény b) Az IQG szoftverben próbáljon ki több lekerekítési tényező beállítást, majd mérje meg a hozzájuk tartozó elfoglalt sávszélességet és csatorna összteljesítményt! lekerekítési tényező 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 a 10 MHz-es erősítő beiktatása után OBW csatornateljesítmény c) Ismételje meg a méréseket úgy is, hogy az I/Q modulátor kimenetét a 10 MHz-es erősítőre köti, amelyet a 10 MHz-es szűrő követ! Mit tapasztal, eltérő eredményeket kap?...... d) Nő az elfoglalt sávszélesség az erősítő beiktatása után?......... e) Mi történik az elfoglalt sávszélességgel, ha a függvénygenerátor kimeneti jelszintjét növeljük?........... ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 35/48

III. Zavarójelek és harmonikusok mérése 1. Bevezetés Zavarójelek és harmonikusok A zavarójelek kiváltói lehetnek az adó különböző jelkombinációi. A szabvány szerint a rendszer sávszélességébe eső zavarójeleknek a definiált küszöbszint alatt kell maradniuk annak érdekében, hogy az interferencia a rendszer más frekvenciacsatornáival a lehető legkisebb legyen. A harmonikusok olyan torzítási végtermékek, amelyeket az adó nonlineáris viselkedése okoz. Ezek az átvitt jel vivőfrekvenciájának egész számú többszöröseiként jelentkeznek. A sávon kívül eső zavarójeleket és harmonikusokat annak érdekében mérik, hogy biztosítható legyen a rendszer minimális interferenciája a többi kommunikációs rendszerrel. Az 7 tipikus példát mutat sávon kívül zavarójelek és harmonikusok mérésére. 7. ábra. Sávon kívüli zavarójelek és harmonikusok mérése A laborgyakorlat leírása Ebben a laborgyakorlatban a modulált RF jel szűrő ill. erősítő előtti és utáni, sávon kívül eső zavarójeleit és harmonikusait vizsgáljuk oszcilloszkóp és a VSA szoftver segítségével. A különböző alapsávi I és Q feszültségek torzító hatását szintén vizsgáljuk a laborgyakorlat során. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 36/48

2. Modulált RF jel zavarójeleinek és harmonikusainak mérése 1. Állítsa össze a 2. ábrán látható mérőrendszert az ME1100 oktatómodul I/Q modulátorával! Csatlakoztassa a függvénygenerátorok kimeneteit (I-t és Q-t) az I/Q modulátor I és Q bemeneteire! Az oszcilloszkóp hátlapján lévő 10 MHz referencia csatlakozót kösse össze az aluláteresztő szűrőn keresztül az I/Q modulátor LO bemenetével! Átkötő használatával csatlakoztassa az I/Q modulátor RF kimenetét a 10 MHz-es szűrő bemenetére ( In )! Ezután a 10 MHz-es szűrő kimenetét ( Out ) kösse az oszcilloszkóp 1. bemeneti csatornájára! Végezetül, USB kábellel kösse össze a PC-t az oszcilloszkóppal! IQG szoftvert és 89601A VSA szoftvert futtató PC USB-USB kapcsolat USB-USB kapcsolat DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 10 MHz kimenet 33522A függvénygenerátor Q jel 1. csat. I jel aluláteresztő szűrő Q LO 90 0 RF I/Q modulátor I ME1100 oktatómodul 2. ábra. Mérési összeállítás modulált alapsávi jelek mérésre ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 37/48

2. Indítsa el a 89600 VSA szoftvert! A VSA szoftver inicializálódik, és a felismert hardverek is megjelenítésre kerülnek. A DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp előlapi kezelőszervei letiltásra kerülnek. 3. ábra. A VSA szoftver által felismert hardverek 3. Végezze el a VSA szoftver konfigurációját az alábbiak szerint: VSA szoftver ablak Utilities > Hardware > Select Hardware Utilities > Hardware > Select Hardware Utilities > Hardware > Select Hardware > Hardware Configuration Utilities > Reference Frequency Display format MeasSetup > Frequency MeasSetup > Average művelet A Simulate Hardware kijelölő négyzet deaktiválása Agilent Technologies 6000 series scope kiválasztása, kattintás a Configure gombra A Hardware Configuration párbeszédablakban a User Rate mód beállítása Rendszer referenciaforrás beállítása Internal-ra Kijelző elrendezés beállítása Single-re, kattintás jobb egérgombbal az Y Auto Scale engedélyezésére Startfrekvencia beállítása 1 MHz-re, stopfrekvencia beállítása 50 MHz-re Átlagolás beállítása RMS (video) / 50 számolásra ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 38/48

4. Készítsen egy QPSK IQ hullámformát az alábbi paraméterekkel az IQG szoftverben. Standard System (standard rendszer) User Data Patterns (adatminta) PRBS 6 Modulation Format (modulációs formátum) QPSK Baseband Filter (alapsávi szűrő) RC (raised cosine) Roll-off (lekerekítési tényező) 0.7 Impairments (gyengítés) None Symbol Rate (szimbólumsebesség) 1M Maximum Sample per Symbol (maximum minta/szimbólum) 6 Output Signals (kimeneti jelek) I and Q Output Signal Type (kimeneti jel típusa) Continuous Function Generator Output (függvénygenerátor kimenet) 2.0 Signal Generator (jelgenerátor) OFF 5. A 4 mintát mutat a kijelzett spektrumra. A zavarójeleket és harmonikusokat a 25, 30 és 50 MHz frekvenciákon figyelhetjük meg. Jobb egérgombos kattintással markereket helyezhet el. Markerek használatával határozza meg a zavarójelek és harmonikusok teljesítményét! Szükség esetén használja a bal és jobb csúcsmegjelenítést is! frekvencia = 10 MHz teljesítmény = 11,7 dbm frekvencia = 25 MHz teljesítmény = 28,4 dbm frekvencia = 30 MHz teljesítmény = 24 dbm frekvencia = 50 MHz teljesítmény = 25.8 dbm 4. ábra. Zavarójelek és harmonikusok az I/Q modulátor után ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 39/48

6. Válassza a Utilities > Limit Tests funkciót a Limit Tests párbeszédablak megjelenítéséhez! 5. ábra. Új határérték-teszt definiálása 7. Kattintson a New gombra, és hozzon létre egy új mérést a Limit Test Editor párbeszédablakban! 6. ábra. Név hozzárendelése az új határérték-teszthez A Name szövegmezőbe táplálja be a Spurious1 nevet az új határérték-teszthez! A határérték-teszt sorai a definíciójukat követően ebben az ablakban kerülnek megjelenítésre. 8. Válassza a New lehetőséget a Limit Line Editor párbeszédablakba új határérték-paraméter felvételéhez! A párbeszédablak három fület tartalmaz, amelyekkel a határérték-paraméterek definiálhatók. 7. ábra. Új határérték-tesztszint megadása 9. A Name szövegmezőbe táplálja be az Upper1 nevet a határérték-paraméter neveként! A Test Displayed Limits kijelölő négyzet alapértelmezésben engedélyezett. Adjon meg tolerancia nélküli felső korlátot, köttesse össze a pontokat, és a hibák színnel történő megjelenítését! Ezek az alapértelmezett beállítások. ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 40/48

10. Válassza ki a Units fület! Állítsa be a határértékeket frekvencia tartományba (X Domain Frequency), amelyhez használja a log(db) skálát az Y Format beállításnál, az Y Unit beállításhoz pedig válassza az Auto lehetőséget! Az X és Y References beállításokhoz válassza az Absolute lehetőséget! Ezek az alapértelmezett beállítások. 8. ábra. A határérték-teszt paraméterezése 11. Válassza ki a Points fület! Kattintson a New lehetőségre a Limit Point Editor párbeszédablak felhozásához! 9. ábra. Új X és Y egységek definiálása a határérték-teszthez 12. Írja be az 1 értéket, és válassza a MHz lehetőséget (vagy egyszerűen írja be: 1 MHz ) az X mezőnél, majd az Y mező értékének adja meg a 6 dbm értéket! Engedélyezze a Connect from previous point kijelölő négyzetet, majd kattintson az OK gombra! A most definiált pont megjelenik a Limit Line Editor párbeszédablak Points fülénél. Ha korábban létrehozott határérték-teszt paraméter módosít, a módosítások érvényesítéséhez kattintson az Apply gombra! ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 41/48

13. Válassza a New lehetőséget, és hozza létre a 10. ábrán látható határérték-paramétereket! A spektrumképhez visszatéréshez kattintson az OK gombra! 10. ábra. A laborgyakorlatban létrehozandó határérték-paraméterek 14. Válassza ki a Markers > Limits lehetőséget a Limits fül megjelenítésére a Trace A Markers Properties párbeszédablakban, majd válassza ki az Upper1 paramétert! Ez a művelet az Upper1 Limit Test paramétert megjeleníti az aktív jelalakon. A megfelelt/nem felelt meg határérték-teszt szintén megjelenik a jelalakon. Azonosítsa a definiált határértékek alapján a mérési feltételeknek való megfelelést! 11. ábra. Upper1 határérték-paraméter kiválasztása az aktív jelalakra 15. Az IQG szoftverben változtassa meg a függvénygenerátor kimeneti jelszinteket, 0,5-re beállított lekerekítési tényező mellett, és határozza meg a zavarójelek és harmonikusok jelszintjét! függvénygenerátor kimeneti jelszint (V) teljesítményszint @ 10 MHz (dbm) teljesítményszint @ 25 MHz (dbm) teljesítményszint @ 30 MHz (dbm) teljesítményszint @ 50 MHz (dbm) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 42/48

16. Az I/Q modulált RF jel megjelenítésére a VSA szoftverben használja az alábbi beállításokat: Start Frequency (startfrekvencia) 1 MHz Stop Frequency (stopfrekvencia) 50 MHz Frequency Points (frekvencia pontok) 12801 Averaging Type (átlagolás típusa) RMS (video) / 50 számolás Ezekkel a beállításokkal javítható a mérés pontossága?......... 17. Ellenőrizze a DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 10 MHz-es kimeneti referenciafrekvenciájának spektrális tisztaságát az alábbi mérési összeállítás szerint! 89601A VSA szoftvert futtató PC DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 10 MHz kimenet USB-USB kapcsolat 1. csat. 8. ábra. Spektrális tisztaság ellenőrzése az oszcilloszkóp referencia frekvencia kimenetén Az I/Q modulátor LO bemeneténél ezt a referencia jelet használjuk. Mi a legfőbb oka annak, hogy az aluláteresztő szűrőt az LO port elé kötjük be?................... ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 43/48

3. A szűrt I/Q modulált RF jel zavarójeleinek és harmonikusainak mérése 1. Csatlakoztassa az 10 MHz-es szűrőt az I/Q modulátor után! 2. Az IQG szoftverben állítsa a függvénygenerátor kimenetét 0,5 V feszültségre! 3. Hajtsa végre a határérték-tesztelést, és figyelje meg, hogy a zavarójelek ill. harmonikusok jelenléte mennyiben változott! 4. Az IQG szoftverben változtassa meg a függvénygenerátor kimeneti jelszinteket, 0,5-re beállított lekerekítési tényező mellett, és határozza meg a zavarójelek és harmonikusok jelszintjét! függvénygenerátor kimeneti jelszint (V) teljesítményszint @ 10 MHz (dbm) teljesítményszint @ 25 MHz (dbm) teljesítményszint @ 30 MHz (dbm) teljesítményszint @ 50 MHz (dbm) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 5. Indokolja meg a 10 MHz-es szűrő beiktatását az I/Q modulátor után!.............. 6. A spektrumkép és a mért értékek alapján becsülje meg a 10 MHz-es szűrő beiktatási csillapítását!........... ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 44/48

4. A szűrt és erősített I/Q modulált RF jel zavarójeleinek és harmonikusainak mérése 1. Állítsa össze az alábbi ábrán látható mérési összeállítást az erősítő I/Q modulátor és szűrő után való illesztésével! Átkötő használatával csatlakoztassa a 10 MHz-es szűrő kimenetét ( Out ) a 10 MHz-es erősítő bemenetére ( In )! Végezetül, a 10 MHz-es erősítő kimenetét csatlakoztassa az oszcilloszkóp 1. bemeneti csatornájára! IQG szoftvert és 89601A VSA szoftvert futtató PC USB-USB kapcsolat USB-USB kapcsolat DSO6012A/DSO7012A oszcilloszkóp 33522A függvénygenerátor Q jel 1. csat. 10 MHz kimenet 10 MHz erősítő I jel aluláteresztő szűrő Q 90 0 LO I I/Q modulátor RF 10 MHz szűrő ME1100 oktatómodul DC tápegység 13. Figure ábra. Mérési 9 Setup összeállítás for Measuring kimeneti teljesítmény the Output mérésére Power After erősítő the beiktatása Amplifier után ME1100 Digitális RF Kommunikációs mérés I.. 45/48