為多天線校準縮短測試時間

作者：Dave Brannon和Alex Dickson，是德科技

對於主動天線陣列而言，進行校準需要很長的生產測試時間。大型陣列可能包含成千上百個元素，有必要表現這些元素間的相位和增益調整特性，以確保精密的波束成形。而且，調整元素所需的測試時間會隨著元素數量的增加而大幅提高。因此，使用多個同調測量通道能夠有效地縮短測試時間。

現在通常使用一台多埠網路分析儀在天線上進行相對增益和相位測量，一般是利用開關矩陣對所有的天線埠或通道執行連續測量。這會導致較長的測試時間，尤其是對包含成千上百元素的陣列而言。

可以用多種方法來縮短校準相位陣列天線所需的測試時間。其中最有效的方法是充分利用測試覆蓋範圍及其特定的天線系統結構。基本上，對天線的元素進行相對調整必須透過相對幅度(增益)和相位測量來實現。不過，這些測試必須利用射頻(RF)/微波(uW)探棒在測試覆蓋範圍內的各種頻率和相位AUT狀態下進行。

為因應大規模、多通道天線校準的挑戰，是德科技(Keysight)推出了一種校準參考解決方案(圖1)。該參考解決方案結合了硬體、軟體和測量專業知識，為窄帶天線校準測試系統提供關鍵組成。

為該測試系統所選用的M9703A具有即時DDC功能和超寬頻，特別適用於校準應用。其多模組處理同步功能可提供卓越的通道間相位同調性。儘管該參考解決方案針對的是窄頻測量，但是M9703A也能擷取頻寬更寬的訊號(使用DDC特性時可達300MHz，不使用DDC時可達600MHz)。由於大多數相位陣列天線都屬RF/uW頻率，並且使用一個中頻(IF)數位轉換器，因而必須利用類比混頻技術將擷取到的訊號下變頻至M9703A通帶內的中頻。這可以透過基於PXI的4通道下變頻器來完成。這款PXI儀器還提供了訊號調節功能，使下變頻器輸出與數位轉換器輸入相匹配。

圖1：是德科技模組化MAC參考解決方案

是德科技多通道校準參考解決方案給出了專為校準應用而設計的軟體，它由兩部分組成：一是評估圖形化使用者介面(GUI)；二是.NET類別工具庫。該參考解決方案的關鍵軟體元件是.NET類別工具庫(.NET*.dll)。這個類別工具庫被命名為MODIQController.dll。該參考解決方案GUI為基於數位轉換器的解決方案提供了展示和評估的工具，提供像數位轉換器設置和控制、交叉通道結果的視覺呈現，以及測量間隔分析等功能。

.NET類別工具庫(圖2)提供所有交叉通道測量、數位轉換器控制(透過64位元IVI-COM驅動程式)和波形資料結構，駐留在MODIQController.dll中執行。該類別工具庫能藉由多模組處理同步功能自動收集一台或多台M9703A數位轉換器的測量結果。它採用數位下變頻技術(I/Q樣本)和分段(多記錄)記憶體選項，也能擷取單通道和交叉通道的相位和增益測量結果。

該參考解決方案還提供了原始程式碼，可供天線測試工程師使用或針對某個具體應用來改善原始程式碼。這個類別工具庫能夠在任意.NET程式設計語言或其他支援調入.NET元件的程式設計語言中重複使用。

圖2：MAC參考解決方案.NET MODIQ Controller.dll