Esempio di misura a due toni

Si può eseguire una misura a due toni per dimostrare l’interazione tra i prodotti di intermodulazione del DUT e dell’analizzatore di spettro.

In questo caso i segnali non modulati dei due generatori sono iniettati nel DUT ed i risultanti prodotti di intermodulazione del terzo ordine sono misurati tramite un analizzatore di spettro.

Considerando due toni a frequenze f₁ e f₂, separate di Δf e con fasi scorrelate, queste causeranno l'insorgere di prodotti di intermodulazione del terzo ordine a f₁ – Δf e f₂ + Δf.

PΔ viene utilizzata per caratterizzare l’entità della distorsione.La figura 4 mostra il diagramma a blocchi della configurazione di misura.

Fig. 4: Configurazione di misura senza DUT (percorso 1) e con il DUT (percorso 2).

Nell’esempio seguente i due toni sono centrati attorno alla frequenza di 5,2 GHz (Δf = 312,5 kHz) e hanno una potenza di -6 dBm ciascuno.

Il primo passo consiste nell’analisi dei soli prodotti di intermodulazione dell’analizzatore di spettro (percorso 1 in figura 4), in assenza del DUT. Tutti i prodotti di intermodulazione visualizzati dall’analizzatore sono generati dal primo mixer.

Per verificare che i prodotti osservati siano effettivamente dovuti all’analizzatore di spettro, l’intensità dell’attenuazione di ingresso può essere variata. Così varia la potenza in ingresso al primo mixer.

Se i prodotti mostrati sono dovuti al mixer, un aumento dell’attenuazione in ingresso ridurrà di un fattore due l’ampiezza dei prodotti di intermodulazione in quanto il mixer opererà in un regime più lineare. La figura 5 mostra una misura su un analizzatore di spettro Rohde & Schwarz FSQ26.

Successivamente il DUT (un amplificatore di potenza a larga banda) viene inserito nel percorso del segnale (percorso 2 in figura 4). A questo punto sia il DUT che l’analizzatore generano prodotti di intermodulazione che interagiscono all’interno dello strumento. I segnali risultati sono mostrati in figura 5b.

La potenza di ingresso è la stessa della misura precedente. Se l’attenuazione dell’ingresso è aumentata in questo caso, i prodotti di intermodulazione aumenteranno, al contrario della misura precedente in cui diminuivano.

Questo comportamento è dovuto alla cancellazione tra i prodotti di intermodulazione grazie alla sfasamento tra i termini. Aumentando l’attenuazione, l’analizzatore di spettro genera meno intermodulazione, riducendo l’effetto della cancellazione.

Fig. 5a: risultato di una misura a due toni senza il DUT. Un aumento dell’attenuazione produce una riduzione dei prodotti di intermodulazione (curva blu attenuazione 0dB, curva nera attenuazione 5dB)

Fig. 5b: misura col DUT e cancellazione. All’aumentare dell’attenuazione, aumentano i prodotti di intermodulazione poiché si riduce la cancellazione (curva blu attenuazione 0dB, curva nera attenuazione 5dB)

 La forza di questo effetto dipende dalla combinazione tra il DUT e l’analizzatore di spettro e la particolare relazione di fase tra i loro prodotti in intermodulazione. Un test con diversi tipi di DUT o di analizzatori potrebbe facilmente portare ad inteferenze costruttive. In questo caso si osserverebbe l’andamento illustrato in figura 5a.

I prodotti di intermodulazione dovuti all’analizzatore descrescono all’aumentare dell’attenuazione fino a quando rimangono solo i termini dovuti al DUT. In ogni caso il contributo dell’analizzatore di spettro deve essere evitato per ottenere misure corrette.

La cancellazione varia con la frequenze a causa della relazione di fase che cambia con la frequenza. Di conseguenza, lo stesso banco di misura può mostrare vari gradi di cancellazione a seconda della frequenza.

La cancellazione dei prodotti di intermodulazione porta a risultati troppo ottimistici. D’altro canto i prodotti di intermodulazione che si sommano costruttivamente portano a misure troppo pessimistiche. Questo è vero per le misure di caratterizzazione del DUT mostrate in figura 5b e per l’ACLR e l’accuratezza di modulazione. Un esempio di una misura EVM è illustrato nella sezione seguente.