Il ciclo di vita di sistemi, sottosistemi o componenti wireless è molto complesso. Per consentire una caratterizzazione di successo, un analizzatore di segnale deve essere in grado di testare i limiti di un progetto convalidandolo rispetto ai corrispondenti standard wireless. È importante assicurare che ogni progetto wireless soddisfi o superi le norme pertinenti: in tal senso, i test di conformità aiutano a garantire margini di errore ridotti e rendimenti di produzione più elevati. L’obiettivo può essere raggiunto con un analizzatore di segnale midrange ottimizzato per fornire le migliori prestazioni possibili. Oggi le procedure di test sono più semplici grazie agli analizzatori di segnale di nuova generazione, strumenti dotati di una struttura più snella e di un’interfaccia utente di tipo touch che riduce al minimo il tempo investito per imparare a impostare le misure, lasciando quindi più spazio per concentrarsi sull’ottimizzazione del progetto. Un analizzatore di segnale come l’N9020B MXA di Keysight Technology può portare innumerevoli vantaggi.
Massimizzare la gamma dinamica
Quando si ha la possibilità di predisporre un analizzatore di segnale di fascia media per ottenere la massima gamma dinamica per un dato segnale di misura e d’ingresso, è superfluo acquistare un costoso strumento ad alte prestazioni. Con gli strumenti MXA di fascia media è possibile utilizzare tecniche e migliorie software per aumentare la gamma dinamica e la precisione dell’hardware. Per la maschera di spettro di emissione e le misure di potenza sul canale adiacente, spesso è necessario verificare i limiti di linearità all’interno del dispositivo. Questi test richiedono un’attenuazione front-end per ridurre la distorsione generata dall’analizzatore. In pratica, occorre procedere modificando l’attenuazione finché il comportamento di roll-off risultante o la potenza sui canali adiacenti non cambiano. Ciò assicura il contributo dell’analizzatore sulla misura in termini di distorsione o rumore sia nullo. Le applicazioni integrate nell’MXA per quanto riguarda gli standard wireless prevedono una funzione che facilita l’impostazione dell’attenuazione ottimale. La regolazione dell’attenuazione per la funzione di clipping minimo (etichettata Adjust Atten for Min Clip sullo schermo dell’MXA) è facilmente effettuabile con due tocchi sull’interfaccia utente. Con un semplice tocco del tasto l’analizzatore ottimizza il livello del segnale all’interno della propria IF digitale; tuttavia, per raggiungere il miglior risultato possibile, può essere necessaria un’ulteriore regolazione fine dell’attenuazione.Quando si controllano i limiti di un dispositivo, può essere necessario impostare un’attenuazione più elevata per valutare gli ingressi di segnale di valore più elevato. Ciò aumenta il rumore di fondo dell’analizzatore e introduce una maggiore incertezza di misura poiché il rapporto segnale-rumore diminuisce. Per eliminare il contributo dell’analizzatore all’incertezza di misura, l’MXA include una funzione, denominata NFE (Noise floor extension), che sottrae un modello accurato del rumore di fondo dell’analizzatore. La correzione del rumore, altra caratteristica dell’MXA, prevede un passaggio aggiuntivo che valuta esattamente il valore di fondo in base alle condizioni di misura. Tuttavia, poiché l’algoritmo di correzione richiede una misurazione di rumore ogni volta che l’utente cambia un’impostazione, è necessario accettare un compromesso tra efficienza e velocità di misura. Nella maggior parte dei casi, l’NFE fornirà comunque prestazioni identiche o simili in un tempo significativamente inferiore rispetto a quello necessario utilizzando le tecniche di correzione del rumore. Ognuna di queste funzioni è accessibile tramite l’interfaccia utente dell’MXA in meno di due tocchi, con un ulteriore tocco aggiuntivo per l’attivazione. NFE e correzione del rumore sono accessibili dal pannello del menu a destra o toccando gli hotspot di annotazione sul display. Quando si utilizzano regolarmente queste impostazioni, è possibile creare un menu utente personalizzato che offre l’accesso immediato alle operazioni più frequenti. Questa comoda scorciatoia riduce il tempo necessario per passare da un menu all’altro.
Identificazione e analisi dei segnali transitori
Quando si utilizzano le tecniche di analisi di spettro tradizionali, spesso è difficile catturare i segnali intermittenti o transitori. Tuttavia, l’attuale sovraffollamento dello spettro di frequenza richiede l’identificazione e la rimozione dei transitori indesiderati dall’uscita di un trasmettitore wireless. Questo è vero soprattutto con i più recenti segnali wireless estremamente sensibili al tempo, i quali utilizzano tecniche quali l’accesso in multiplazione a divisione di tempo, il controllo della potenza dinamica e il salto di frequenza. Negli ultimi analizzatori di segnale, i progressi compiuti in tema di elaborazione dei segnali digitali e di presentazione dei risultati garantiscono una soluzione potente e flessibile per questa sfida di misura. Ad esempio, la Fig. 4 mostra l’uso della modalità opzionale RTSA (Real-time spectrum analyzer) per monitorare costantemente l’uscita di un trasmettitore. Nella finestra centrale di Fig. 4, il colore indica quante volte lo spettro raggiunge il livello indicato sull’asse y del display durante il periodo di acquisizione. La finestra di sinistra visualizza i risultati di demodulazione per una portante di un segnale W-CDMA a quattro portanti, mettendo in evidenza il degrado in EVM causato dall’evento transitorio (nel riquadro rosso). In caso di problemi con un segnale variabile nel tempo in modo periodico ma sconosciuto, spesso è utile effettuare misure di approfondimento in momenti specifici all’interno del burst. L’interfaccia utente dell’MXA consente di effettuare rapidamente le misurazioni quando il segnale è presente. Grazie a questa funzionalità di time-gating, l’interfaccia grafica permette di visualizzare il segnale nel dominio del tempo, impostare i limiti, quindi visualizzare lo spettro risultante all’interno dei parametri desiderati. Questo approccio visivo consente di risparmiare tempo quando si imposta una misura in time-gating. La Fig. 5 mostra un esempio di visualizzazione in time-gating in cui l’analizzatore misura soltanto una parte del burst LTE-TDD. Uno dei fattori che hanno maggior impatto sulla durata dei test è l’interpretazione dei risultati di misura. Questo è vero soprattutto quando si tratta d’identificare e correggere i problemi oppure di ottimizzare componenti, sottosistemi o sistemi wireless. Storicamente, lo spreco di tempo maggiore deriva dall’impostazione manuale dell’analizzatore per riprodurre ogni visualizzazione, per acquisire i risultati in un file, e, anche, per eseguire le operazioni di post-elaborazione. Con la sua interfaccia utente multi-touch, l’analizzatore MXA riduce il tempo necessario per salvare e post-elaborare i risultati di misura. A titolo di esempio, l’analisi del segnale vettoriale fornisce un livello di dettaglio tale da garantire un processo di troubleshooting avanzato. Tuttavia, questo processo può essere difficile e richiedere molto tempo per navigare attraverso le molte opzioni di visualizzazione dei risultati e i vari domini di misura. Ciò è vero in particolare durante il troubleshooting degli standard wireless con componenti di segnale complesse o con flussi e utenti multipli. L’MXA riduce il tempo necessario per risolvere i problemi di progettazione visualizzando i risultati secondo una codifica a colori e dei marcatori di correlazione. Questo semplifica l’identificazione di un problema, consentendo di visualizzarlo nel dominio del tempo, della frequenza e della demodulazione. La Fig. 6 mostra i risultati di un’analisi dei segnali vettoriali in più domini: il quadro di sintesi con codifica a colori corrisponde ai punti di simbolo I/Q e alla visualizzazione del vettore di errore. I marcatori a correlazione automatica offrono risultati dettagliati e sono facili da attivare e posizionare sul display. Per spostare il marcatore possono essere utilizzati dei comandi touch gestuali interagendo direttamente con lo schermo: per un controllo più preciso, è disponibile una manopola di spostamento sul pannello frontale. L’MXA permette inoltre di risparmiare tempo consentendo di configurare una visualizzazione su misura personalizzata. Gli analizzatori di generazione precedente mettevano a disposizione un numero limitato di configurazioni di finestra fisse, costringendo l’utente a navigare attraverso l’interfaccia per modificare la visualizzazione. Quando è necessario transitare su più configurazioni per riprodurre le possibili finestre dei risultati, questo processo può essere particolarmente oneroso. Per visualizzare i dettagli di un segnale LTE multi-carrier viene utilizzato un display personalizzato che permette di riprodurre simultaneamente i risultati di spettro e di costellazione, e anche di configurare la finestra per visualizzare l’errore di allineamento tra le portanti e il riepilogo dei risultati errati. Ogni visualizzazione personalizzata può essere memorizzata: l’utente può selezionare qualsiasi visualizzazione salvata per l’analisi o modificarla se necessario. La visualizzazione flessibile dei risultati è molto utile in presenza di segnali a banda larga o multi-carrier. Poiché molti sistemi wireless implementano strati fisici sempre più complessi, cresce l’esigenza di visualizzare contemporaneamente più tipi di risultati: portanti, sottoportanti, tipi di modulazione, e altro. L’MXA può essere configurato per visualizzare fino a sei finestre di misura con risultati mirati. Un processo di troubleshooting avanzato richiede spesso l’analisi di più flussi di trasmissione con interrelazioni complesse. Ciò implica un’estrema flessibilità del software di analisi dei segnali vettoriali. Il software 89600 VSA può essere utilizzato direttamente dal pannello frontale dell’analizzatore o ospitato su un Pc esterno collegato all’MXA. Durante il troubleshooting dei segnali wireless, il software VSA offre una flessibilità eccezionale, supportando misurazioni multiple e visualizzando i risultati per affrontare le sfide associate ai segnali altamente multiplexati e agli schemi MIMO. Una visualizzazione semplice consente di limitare l’analisi a un particolare canale, tipo di modulazione, intervallo di tempo o ad altre risorse di sistema.
