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射頻功率量測原理 (十):影像頻寬與上升時間的重要性

射頻功率量測原理 (十): 影像頻寬與上升時間的重要性

在射頻設計所有需要考量的參數中,功率量測始終是設計與操作人員最關鍵的指標之一,尤其在現今複雜的調變方案、脈衝通訊模式及無線裝置日益普及的趨勢下更顯重要,為精準分析調變或脈衝訊號的特性,射頻功率量測測試設備的影像頻寬 (Video Bandwidth, VBW) 是一個必須考量的關鍵因素,VBW 用於描述感測器追蹤封包功率量測中訊號變化的能力;此處的封包功率是指射頻載波訊號在單一或數個週期內,因調變或失真所產生的振幅變化,並經過時間平均後的結果,有時也稱為峰值功率;因此,要正確量測脈衝與峰值功率,調變訊號的振幅變化率必須小於感測器的 VBW

圖一為一個經過調變的脈衝訊號,訊號的脈衝特性(上升與下降時間)及其調變方式,導致了振幅的快速變化;此處的上升時間定義為訊號從近端線(脈衝振幅的 10%)的特定低值,變化至遠端線(脈衝振幅的 90%)的特定高值所需的時間;若感測器的 VBW 不足,將無法精確追蹤波形,進而產生量測誤差,這不僅會影響封包功率峰值封包功率 (Peak Envelope Power, PEP) 的讀值,同時也會衝擊平均功率量測的準確性。相比之下,具備充足 VBW 的偵測器能夠精密地追蹤目標脈衝的封包功率,從而將錯誤的結果降至最低。

此圖展示了影像頻寬 (VBW) 對脈衝功率量測的直接影響,黃色波形 (CH1) 代表真實的調變脈衝訊號封包,具備快速的振幅變化與上升/下降時間;相較之下,藍色波形 (CH2) 顯示了受限 VBW 的感測器響應,其上升時間明顯較慢且無法精準追蹤訊號的真實封包,不僅無法捕捉峰值功率,也平滑化了重要的波形細節,導致量測結果失真。

影像頻寬與上升時間的關聯性

感測器的 VBW 取決於功率量測電路的響應時間,該響應時間通常以感測器的上升時間來表徵,VBW上升時間兩者成反比關係,業界評估 VBW上升時間關係的常用經驗法則是:
VBW=0.35/上升時間(功率量測電路的響應時間)

為特定應用選擇合適的測試設備

為了實現精確可靠的射頻功率量測,針對不同應用選擇具備足夠 VBW 的測試設備至關重要,舉例來說,現今先進的 Wi-Fi 晶片組與採用多重輸入多重輸出 (MIMO) 架構的設備,其通道頻寬已高達 160 MHzBoonton RTP5000 系列 提供了一種快速、簡易且具成本效益的解決方案,其具備市場上最寬的 195 MHz 影像頻寬,而同系列的 RTP5008 感測器亦提供 165 MHzVBW;因此,這些感測器是有足夠能力,能完整分析具備 80 MHz160 MHz 通道頻寬Wi-Fi 訊號特性的解決方案。

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