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測試與測量  

高性能UMTS環形器和隔離器的測試

上網時間: 2003年11月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:環形器  隔離器  circulator  isolator 

3G行動通訊標準規格要求:隔離器環形器要具備較低的三階交調積、較高的射頻功率處理能力以及較低的插入損耗。本文介紹一種符合UMTS標準要求的新型隔離器和環形器的特點、基本性能特徵和測試方法。

行動通訊標準的數據率沿革是按照9.6kbps(GSM)、115.2kbps(GPRS)、384kbps(EDGE)和2Mbps(UMTS)的方向發展的,頻寬越來越大,因而要採用高效率的寬頻線調變技術。電信製造商所提出的改進3G標準規格要求:隔離器和環形器均須具備較低的三階交調積、較高的射頻功率處理能力以及較低的插入損耗。圖1:交調測試。

本文介紹一種符合UMTS標準要求的新型隔離器和環形器,首先概述這些元件的特點和基本性能特徵,然後介紹其測試方法。

對隔離器和環形器標準的要求

GSM基地台應用的隔離器和環形器,需要在-65dBc到-75dBc互調失真(IMD)範圍確保射頻功率達到100WCW。要達到較高的數據率,就要採用具有很強的時變射頻包絡線性調變技術。非線性發射器會造成變化的振幅資訊向鄰近訊息通道的傳播:為使這一影響最小化,發射鏈上必須採用線性度很好的元件。所有對總非線性起作用的元件中,功率放大器的影響最大。對功率放大器和電信製造商的新要求,反映在隔離器和環形器上就是線性度很高、插入損耗很低,典型的要求是在+44.5dBm雙音訊測試輸入功率時,IMD為-80dBc到-90dBc,如圖1所示。

設計和測試

插入式隔離器和環形器由位於兩個磁碟間的一個中央導體組成,然後將這兩個磁碟置於由地外部的永久性磁鐵構成的磁化偏轉結構和地之間。這類產品的設計已由三維電磁軟體(時域)得到改進,透過這種軟體,像磁鐵、磁芯和表層線之類的核心元件的尺寸、類型和幾何結構均被最佳化。在插入式結構中的電子和磁場的分佈如圖1所示。在這一研發過程中,我們採用了類比和微波測試方法來最佳化小訊號參數和三階交調積。

將圖2和圖3中的兩種測試載波加以放大,然後疊加於合波器中。DUT產生交調積並通過了雙工器(diplexer)。雙工器的Tx埠又被連接到具有低位終端的50-100米長的低位電纜終端軸上。發射功率中的大部份在電纜中損失,由終端產生的大部份交調積也在通過電纜的迴路中被消耗。由於終端產生明顯的交調作用,電纜成為連接到DUT的主要終端。在Rx埠的傳送訊號被過濾以抑制CW測試音調並選取兩個互調音調之一。透過頻譜分析儀可以測出的CW測試音調和互調音調間的頻譜差異。圖2:典型的小訊號參數測量報告。

無DUT的無寄生干擾的動態範圍比雙測試音調都為+44.5dBm(28W)的情況要好120dBc。每個雙測試音調為28W時,測得的超低交調積低於-90dBc。在相同的輸入功率下,標準模型測得的交調積低於-70dBc。

電氣特性的測試

隔離器和環形器工作頻率範圍是2080到2200MHz,這一頻段包含了由UMTS通訊所分配的全部頻寬。標準工作溫度範圍是-10℃到+85℃,但也可以根據特殊應用的要求而變化。

環行器有五種型號,這些型號的共同特徵是無鉛設計(用Sn96Ag4焊料將負載、衰減器和帶狀線焊接在一起)和無BeO(晶片終端由AlN和Al2O3製成)設計。

NE1101型號適用於反向功率不超過1W的低功率情況,其它的型號適用於達到200W的正行波功率和100W的逆行波功率。元件封裝尺寸為19.05×19.05mm。NE1101-100和NE1101-200兩型號是具有高功率和低功率交調能力的插入式隔離器。這些元件的終端是負載、20dB衰減器和30dB衰減器。為了檢測反射功率,終端可裝配在衰減器中央位置的接腳標籤上以及負載的左邊或右邊的位置。元件的封裝尺寸為:19.05×25.4mm。

NE3101-100和NE3101-200是環行器,一種是標準的插入式封裝,尺寸為19.05×19.05mm,其它封裝尺寸是直徑19.05mm。所有型號的有用UMTS頻寬為2.110到2.170GHz,插入損耗都少於0.25dB。圖4顯示了典型的小訊號參數測量報告。

作者:F.Beaujoin,C.Ruineau,B.Tamen


Temex公司微分波部




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