任何無線通信系統(tǒng)的開發(fā)都是很艱巨的任務(wù)，會受到嚴(yán)格的限制，并且因為要做出許多權(quán)衡而變得更加復(fù)雜。要在無線通信市場上取得成功，必須不斷地提升性能、降低成本和加快上市時間。不管是面向器件、子系統(tǒng)還是整個無線通信系統(tǒng)，您都會在射頻測試中遇到非常棘手的難題。為此，本應(yīng)用指南提供了針對性的射頻技術(shù)解決方案，旨在幫您克服以下五大挑戰(zhàn)：
– 確保符合復(fù)雜的無線通信標(biāo)準(zhǔn)
– 進(jìn)行精確的射頻功率測量
– 排除干擾問題
– 查找和修復(fù)電磁干擾故障
– 優(yōu)化功耗

移動數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)都在持續(xù)要求更大的通道容量，而無線局域網(wǎng)通常也是如此。在開發(fā)商們推出各種技術(shù)以便滿足這些需求的同時，每種技術(shù)又給發(fā)射機(jī)測試帶來了更多挑戰(zhàn)。新技術(shù)包括復(fù)雜的調(diào)制類型、幀結(jié)構(gòu)和多路復(fù)用機(jī)制。僅從多載波機(jī)制和多通道擴(kuò)展來看，就會顯著增加復(fù)雜度，比如 MIMO 和載波聚合。

由于這些復(fù)雜程度會等于或超過相應(yīng)的無線通信標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。在設(shè)置分析儀進(jìn)行一致性測量時，這也同樣成為了分析儀所面臨的挑戰(zhàn)。許多情況下，在分析某些類型的信號時，手動設(shè)置并不現(xiàn)實。尤其在解調(diào)測量和一致性測量時，更是如此。

進(jìn)行通用和專用標(biāo)準(zhǔn)的測量

盡管針對不同的無線通信標(biāo)準(zhǔn)會有許多專用的發(fā)射機(jī)測試儀，但是它們通常主要用于制造或試產(chǎn)階段。對比而言，在開發(fā)和故障排除環(huán)節(jié)上，往往需要更寬范圍的測量，而不只是驗證產(chǎn)品的整體性能和一致性。其他測量還包括：調(diào)制信號的通用頻譜分析，和在無線結(jié)構(gòu)圖中針對多個測試點(diǎn)的子系統(tǒng)信號測量。有些信號比如連續(xù)波（CW）盡管不必顯示在最終的射頻通道上，但還是需要對它們進(jìn)行調(diào)制。

信號分析儀是支持這些測量的首選平臺。它不但具有數(shù)字中頻（IF）和矢量信號處理能力，還可支持必要的頻譜測量，以及借助測量應(yīng)用軟件實現(xiàn)更多擴(kuò)展。您可在購買時或購買之后，對軟件進(jìn)行更新。其中，某些針對特定無線標(biāo)準(zhǔn)的測量軟件還可隨著標(biāo)準(zhǔn)的變動進(jìn)行升級。針對無線設(shè)計中的應(yīng)用，只需一臺信號分析儀即可方便、可靠、高效地執(zhí)行專用標(biāo)準(zhǔn)和通用標(biāo)準(zhǔn)的信號分析任務(wù)。

圍繞主要的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，信號分析儀可以配備幾十種不同的測量應(yīng)用。圖 1、2、3 分別顯示了一些示例。

圖 1. 測量軟件可以分屏顯示多項測量，從而幫助用戶更全面地了解信號質(zhì)量和特性。在這個 LTE 測量界面中，包括了星座圖、檢測到的定位信息，幀報告以及總體誤差報告。為了優(yōu)化和便于故障排除，還對不同通道類型的測量結(jié)果設(shè)置了不同顏色。

圖 2. 在對現(xiàn)代無線系統(tǒng)進(jìn)行 ACPR/ACLR 測量時，具體設(shè)置非常復(fù)雜。圖中使用了非連續(xù)載波聚合，在配置中包含累積 ACLR 時，復(fù)雜程度尤為明顯。

圖 3. 在這個 WLAN 信號的 OFDM EVM 多項測量顯示圖中，涵蓋了四種跡線信息：EVM 與符號、EVM 與子載波、星座圖和 EVM 表格指標(biāo)。

大多數(shù)測量應(yīng)用軟件是在單通道信號分析儀平臺上運(yùn)行；但也有適用于多通道模塊化信號分析儀的版本，用以支持對 MIMO 信號進(jìn)行全面解調(diào)。在所有的分析儀上，這些軟件都采用了一致的、且經(jīng)是德科技依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了驗證的測量算法。此外，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)修訂和擴(kuò)展之后，這些應(yīng)用軟件將會得到同步更新。算法和應(yīng)用界面都是共享的，因此用戶很容易熟悉和上手，可以有效地減少培訓(xùn)和編程時間。

即使是一般的測量任務(wù)也會有較大的復(fù)雜度，簡單的設(shè)置和自動化計算可以讓用戶受益良多； 比如測量相位噪聲、射頻功率和噪聲系數(shù)。

在開發(fā)和生產(chǎn)的各個階段，精確的功率測量都是至關(guān)重要的；這樣的測量往往要在時變信號上進(jìn)行實施。出現(xiàn)問題的信號有可能是整個發(fā)射機(jī)的輸出信號，也可能會是發(fā)射機(jī)或接收機(jī)中單獨(dú)器件或子系統(tǒng)的輸入或輸出信號。

在無線系統(tǒng)中，許多射頻信號與噪聲很相似，這就必須要在指定的頻段或通道上測試功率電平。在這些情況下，為了得到精確、可復(fù)現(xiàn)的測量值，要求我們在一定頻率范圍內(nèi)對測得功率求積分，然后求取積分結(jié)果在時間上或多個信號猝發(fā)上的平均值，或同時求取在時間和信號猝發(fā)上的平均值。

和/均可用于無線測量，并且各有不同的優(yōu)勢。接下來，我們分別探討一下。

格較低并且比較精確，能夠提供出色的頻率范圍和源匹配。有些可以更換功率傳感器，它們可提供極寬的頻率覆蓋范圍，同時保持較好的阻抗匹配，這對提高測量精度非常有益。在發(fā)射機(jī)框圖的不同測試點(diǎn)上，或者在單獨(dú)模塊上都可使用功率計，用以對增益器件、衰減器或頻率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行表征。有些功率計擅長測量峰值功率，從而有助于表征時變信號、動態(tài)器件、熱現(xiàn)象或電源相關(guān)效應(yīng)（圖 4）。

圖 4. 很多功率計都可以測量功率隨時間的變化，而且計時參數(shù)是可選的。這條跡線是對 LTE 信號子幀的測量結(jié)果，測量時采用了猝發(fā)平均功率設(shè)置。

的一個局限性主要體現(xiàn)在它的寬帶特性上。寬帶響應(yīng)意味著它可能無法精確地測量大信號附近的低電平信號，并且它的基礎(chǔ)幅度比較高，會影響精確測量。功率計作為寬帶設(shè)備，無法通過窄帶測量濾除寬帶噪聲、雜散信號和干擾等。

對于高電平的獨(dú)立信號而言，/的功率精度要比功率計略遜一籌。然而在射頻發(fā)射機(jī)測試方面，分析儀更具優(yōu)勢：無論表征整個發(fā)射機(jī)，還是表征具體的子系統(tǒng)。

在測量無線系統(tǒng)的功率時，頻譜分析儀/的主要優(yōu)勢在于頻率和時間的可選性，不但單獨(dú)可選，而且組合可選。由于頻率可選，即可支持針對通道或頻帶的功率測量，比如 ACPR（圖 5）。這種可選性還能從測量結(jié)果中有效地減少寬帶噪聲功率（本底噪聲），從而提高測量精度和動態(tài)范圍，特別是針對小信號或接近本底噪聲的信號。

圖 5. 在無線系統(tǒng)中，鄰道功率比（ACPR）是一種常見的功率和失真測量指標(biāo)。測量軟件會自動配置和比較主通道與相鄰/替代通道的測量值，并以圖形和表格形式呈現(xiàn)測量結(jié)果。

使用測量應(yīng)用軟件處理無線通信系統(tǒng)復(fù)雜任務(wù)
針對特定的通道間隔和功率限值，非常有必要對相鄰和替代通道的多種帶寬進(jìn)行對比測量。測量軟件可以輕松處理以下挑戰(zhàn)：
–隨著信號發(fā)射間隔的變化，信號功率和統(tǒng)計數(shù)據(jù)也在改變。因此，有必要測量發(fā)射機(jī)的信號猝發(fā)或特定部分的信號幀。 OFDM 信號中的訓(xùn)練序列就是這樣的例子，其中的功率和計時都有明確的規(guī)定。
–平均類型和檢波器需要兼容并且保持一致，否則會產(chǎn)生不一致和不可預(yù)測的（即，不可復(fù)現(xiàn)的）測量結(jié)果。
–ACPR 測得的部分失真可能會在容限范圍內(nèi)，而在器件的不同階段可能還會要求不同的限值。

與峰值功率計相比，在功率隨時間變化的測量方面，信號分析儀具有更大的時域可選性。事實上，信號分析儀針對功率測量的一個主要用途就是在單個通道中對功率隨時間的變化進(jìn)行選擇性測量，以便揭示該通道在信號猝發(fā)時的動態(tài)功率特性，或者揭示信號幀的動態(tài)功率特性。

全面了解無線發(fā)射機(jī)的頻譜輸出情況（包括動態(tài)變化）是十分重要的。這當(dāng)然包括許多瞬態(tài)信號的出現(xiàn)，由于占用了頻譜并且具有脈沖特性，瞬態(tài)信號的占空比有時會非常低。通信和多路復(fù)用機(jī)制的異步特點(diǎn)又導(dǎo)致了干擾信號的占空比變動極大，這就非常另人頭疼。所有這些都會使某些瞬態(tài)信號很難被識別和測量到。

如前文所述，在目前擁擠的頻譜環(huán)境中這些問題非常重要。某些多信號組合、信號沖突或干擾的例子雖然相對少見，但是異常的信號源很容易被注意到。

頻譜分析儀和信號分析儀通常是檢測和測量雜散及干擾信號的首選工具。近年來，許多頻譜分析儀的架構(gòu)已經(jīng)從模擬演進(jìn)到數(shù)字中頻段，從標(biāo)量演進(jìn)到矢量信號處理。這些分析儀現(xiàn)在通常被稱為信號分析儀，意味著具備更通用、更強(qiáng)大的分析功能。在很多情況下，此類信號分析儀常被用作具有基本頻譜功能的基礎(chǔ)型號；但它們也提供了可選的功能升級，從而成為測量雜散和其他干擾信號的強(qiáng)大工具。

快速掃描：使用窄分辨率帶寬時，這種特定的信號處理功能可以大幅提升掃描速率。掃描速度可以提升數(shù)十倍，這為雜散和干擾測量帶來諸多好處：

• –在特定時段內(nèi)可以完成更多的掃描測量，提高了檢測間歇信號的幾率。這種幾率有時也被稱作截獲概率。

• –以較窄的頻率分辨率進(jìn)行測量，能夠在擁擠的頻譜環(huán)境中快速分辨出有問題的信號。

• –通過改善信噪比和降低本地噪聲，更容易檢測到噪聲附近的小信號。得益于快速掃描功能對較低本底噪聲的測量能力，許多以往無法執(zhí)行的測量，現(xiàn)在已經(jīng)變成了現(xiàn)實。

快速掃描可以提高查找雜散或干擾信號的可能性，即使在配合基礎(chǔ)特性如峰值保持顯示功能使用時，也是如此。然而，信號分析儀還提供了其他更強(qiáng)大、更全面的功能。

：某些信號分析儀利用 ASIC 和 FPGA 專用信號處理技術(shù)，在數(shù)字采樣的 IF 頻段提供非常高速的 DSP。借助這種處理能力，在指定頻帶內(nèi)連續(xù)無縫地處理所有信號樣本。這種處理只限于針對傳統(tǒng)的功率譜結(jié)果（即，非矢量），但可確保不會錯失任何譜能量。這將可以近乎百分百地檢測到罕見的、難以捕捉的雜散信號，大幅增加了干擾測量的置信度。

頻率模板觸發(fā)（FMT）：FMT 基于 的實時頻譜處理，增加了一個同樣會被實時監(jiān)測的頻譜模板觸發(fā)器。FMT 可被視為中頻幅度觸發(fā)的增強(qiáng)版，通常會在矢量信號分析儀和某些頻譜分析儀中提供。這種增強(qiáng)主要體現(xiàn)在，它可以設(shè)置一個定制的頻譜模板，一旦違例就會立即觸發(fā)某個操作：啟動測量、顯示結(jié)果，或執(zhí)行信號捕獲。多數(shù)情況下，觸發(fā)是在違反或穿越模板邊界時啟動；但也可以設(shè)為當(dāng)信號離開模板區(qū)域，或者離開后再次進(jìn)入模板區(qū)域時啟動觸發(fā)。因為基于 RTSA，其根本優(yōu)勢就是大大增強(qiáng)了測量置信度；任何信號、過渡（transitions）或事件，一旦違反模板或滿足特定的邏輯條件，都會被可靠地檢測到。

：顧名思義，這種分析模式采用全矢量信號處理法，因而全面涵蓋了頻域、時域和調(diào)制域測量類型。這非常適于數(shù)字化調(diào)制測量和多模分析；在進(jìn)行故障排除時，可以實現(xiàn)頻率分析、時間分析和調(diào)制級測量質(zhì)量的完美結(jié)合。

信號捕獲和回放：深存儲器、高速存儲，加之以矢量中頻處理，實現(xiàn)全面、無縫的信號捕獲。這些能力一般都是 VSA的典型配備，并且通常會與后處理或回放工具配套使用。不但能夠捕獲各種帶寬范圍的信號，還可精準(zhǔn)地測量獨(dú)立信號或較窄的通道。

由于在存儲器中已經(jīng)捕獲了完整的信號，因而可以在任何域中對錄制的信號進(jìn)行任何類型的信號分析，無需重新捕獲（即實現(xiàn)了“無損分析”）。這對于分析瞬態(tài)或一次性信號非常適合，還可以截取較長信號、猝發(fā)信號或信號幀當(dāng)中的一個時間段進(jìn)行測量。信號采集是不間斷的，對捕獲信號的觸發(fā)時點(diǎn)和觸發(fā)之前的信息都有標(biāo)記和記錄，因此，圍繞觸發(fā)時間就有了完整的關(guān)于信號的信息。也就是說，可以測量觸發(fā)之前的信號，從而了解因果關(guān)系和計時關(guān)系。

另外還有兩個重要能力，它們與信號錄制和在回放期間進(jìn)行信號分析有關(guān)。首先，VSA 在回放并分析被記錄下來的數(shù)據(jù)時，通常會進(jìn)行重新采樣，也會用到一個數(shù)字化的本地振蕩器。這些 DSP 操作可讓用戶在后處理期間調(diào)整中心頻率和測量范圍。

第二，無縫捕獲特性能夠與高密度的頻譜顯示相結(jié)合。比如頻譜圖可以直觀地示出被捕獲信號的所有特征。結(jié)果是，頻譜測量的有效速率可達(dá)到每秒數(shù)十萬、甚至數(shù)百萬個頻譜。這也使用戶能夠全面了解快速、復(fù)雜的信號計時和交互情況，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)干擾信號，并找出其成因。

應(yīng)用有效的測量流程

在無線系統(tǒng)中，信號和潛在的雜散及干擾源都是隨時間而變化的；此時，一系列的測試類型可確保任何信號都不會被錯過，而且還可被精確地測量和全面掌握。通過把這些測試類型納入測量流程，您可以用更少的時間獲得極具價值的測量信息。

– 評估您所掌握的潛在干擾信息：當(dāng)您熟悉系統(tǒng)特性，對潛在的干擾源也有一定了解時，掃描頻譜測量會是一個非常好的起點(diǎn)。如果知道幅度、頻率或計時，您就可以利用VSA 軟件來捕獲信號；為了捕捉到瞬態(tài)信號的起始位置，可能會用到中頻幅度觸發(fā)或負(fù)觸發(fā)時延，或者兩者都用。

– 應(yīng)用 ：如果懷疑存在干擾但又對其知之甚少，或者想要確定是否有干擾存在，您可以考慮使用 RTSA。盡管這是一種不提供計時、僅支持矢量的頻譜測量，但是它可以確保幫助您檢測出那些事先并不了解的信號（圖 6）。計時方面如果非常重要，則可以考慮計時功能優(yōu)異的觸發(fā)器。

– 使用 FMT：如果您無法使用依賴幅度的觸發(fā)器來隔離有問題的信號，那么，使用 FMT 可以讓您聚焦于頻譜特性和細(xì)節(jié)，以及以觸發(fā)單獨(dú)的測量或信號捕獲操作（圖 7）。

– 使用回放或后處理：只要有問題的信號進(jìn)入存儲器，您就可以在 VSA 中對其回放或進(jìn)行后處理。圖形化工具提供深度捕獲，允許您只選擇想要的部分進(jìn)行分析，具體選擇方法與計時方式有關(guān)：計時可以依據(jù)中頻幅度、頻率模板或時間限定來建立。

– 了解回放信號：您可以自由地調(diào)整中心頻率和測試范圍，以便鎖定感興趣的頻率進(jìn)行分析，而且無需重復(fù)捕獲信號（只要信號存在于原始捕獲帶寬的某個位置上）。

– 改變分析和顯示類型：這是針對 CW 信號而建立的一種強(qiáng)大的方法，可以幫助您全面了解干擾信息。您可以利用時間和頻率游標(biāo)、頻帶功率計算乃至解調(diào)功能來識別信號，分析其關(guān)鍵特性。頻譜圖和高密度顯示會揭示出信號的重要特征，以及它們與預(yù)期信號之間的差別。

圖 6. 在這個五載波 LTE-Advanced 信號的實時頻譜測量中，帶內(nèi)干擾和帶外干擾都一覽無余

圖 7. FMT 可用于信號分析儀的實時頻譜模式，也可以用于 VSA 軟件。在 VSA 軟件中，可以配置一個頻率模板觸發(fā)器，從而選擇具體的調(diào)頻信號對其進(jìn)行解調(diào)。

如前文所述，借助具有實時矢量信號分析能力和矢量架構(gòu)的信號分析儀，除了可以得到基本的頻譜分析能力以外，您還可以執(zhí)行其他步驟。一般而言，現(xiàn)有的設(shè)備均可通過支持許可密鑰的軟件來實現(xiàn)升級。

關(guān)于干擾，最后需要說明的一點(diǎn)是：某些干擾是不可避免的，一般都是通過防止碰撞（collision avoidance）或重新發(fā)射等策略來處理。此處介紹的步驟可以幫助您了解時間和頻率方面的細(xì)節(jié)特征，為設(shè)計解決方案和評估潛在影響提供穩(wěn)固的基礎(chǔ)。

盡早地查找和修復(fù) EMI 問題

無線工程師在設(shè)計工作中既要考慮符合規(guī)范，又要確保其設(shè)計能夠在密集的頻譜環(huán)境中共存；與此同時，始終繞不開 EMI 的困擾。盡管正式的認(rèn)證測試非常重要，但通常要等到開發(fā)流程的最后階段才能執(zhí)行，這會導(dǎo)致新產(chǎn)品面臨諸多風(fēng)險：比如日程延期、潛在而昂貴的設(shè)計修改費(fèi)用、高昂的重新測試成本。通常來說，在早期的設(shè)計和設(shè)計驗證階段，更容易發(fā)現(xiàn)和避免此類風(fēng)險，而且代價更?。▓D 8）。

圖 8. 在開發(fā)初期，預(yù)兼容性測試有助于發(fā)現(xiàn)問題；此時問題容易解決，所需成本也較少。另外，還可以降低設(shè)計返工和相關(guān)日程延期的風(fēng)險。

EMI 測試與典型的頻譜分析不同，它的測量和測試配置都是專用的。例如，需要使用特定的測量帶寬，需要使用“準(zhǔn)峰值”檢波器（準(zhǔn)峰值與峰值或均值不同，它根據(jù)重復(fù)率對信號加權(quán)）。這些檢波器和某些測量帶寬都不是頻譜或信號分析儀的常規(guī)配備。

這也是 EMI 測試通常不是由設(shè)計人員來執(zhí)行的原因所在。EMI 測試通常是在不同地點(diǎn)，由外部承包商在專用實驗室中執(zhí)行。若在開發(fā)流程中盡早地執(zhí)行 EMI 測試，最終的 EMI 認(rèn)證測試幾乎就只是一種形式了。

利用專用工具進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測量

為了增加首次實現(xiàn)兼容性的機(jī)率，您可以自己進(jìn)行預(yù)兼容性測量。為此，您需要一臺配備 EMI 測量應(yīng)用軟件的信號分析儀。

下面是測量解決方案的部分清單：

– 把 EMI 功能作為標(biāo)配的信號分析儀：包括專門針對 EMI 的帶寬濾波器、極限線、糾錯數(shù)據(jù)管理，以用于應(yīng)用天線系數(shù)。這套工具是通用頻譜測量的直接延伸，它利用基本設(shè)置和極限配置來分析信號，識別最可能出現(xiàn)問題的位置。

– 配備了基礎(chǔ) EMC 應(yīng)用軟件的信號分析儀：基礎(chǔ) EMC 應(yīng)用軟件中應(yīng)該包括 CISPR 頻段預(yù)置、檢波器和帶寬設(shè)置；在游標(biāo)位置包含多個同步檢波器的專用測量模式；能夠調(diào)諧和監(jiān)聽，以進(jìn)行信號鑒別?；A(chǔ) EMC 應(yīng)用軟件支持更豐富的測量配置，能夠很好地量化有問題的信號。這種配置方案可在預(yù)兼容性結(jié)果與 EMI 認(rèn)證期間可能出現(xiàn)的問題之間建立關(guān)聯(lián)，因此能夠增加在提交成品進(jìn)行最終測試之前確定和修復(fù)問題的機(jī)率。

– 配備完整 EMI 測量應(yīng)用軟件的信號分析儀：這套方案可以進(jìn)行全面的兼容性測試，包括針對合規(guī)極限線自動執(zhí)行測試。還可以配置測量裕量，以確?？煽康募嫒菪?。通常來說，這些應(yīng)用還會創(chuàng)建一個非兼容輻射數(shù)據(jù)庫，以便在修復(fù)和進(jìn)一步測試時方便調(diào)用，并且提升再測試的效率。這些應(yīng)用軟件還提供專用的顯示格式，包括有利于進(jìn)行輻射與時間分析的帶狀圖模式（圖 9）。

圖 9. 信號分析儀 EMI 測量軟件中的專用 EMI 顯示屏經(jīng)過定制，可以在單個界面上顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。頻譜顯示屏突出顯示了不合規(guī)的信號，詳細(xì)信息在其下方的表格中列出。另外，還對從多個檢波器測得的信號幅度用不同的顏色進(jìn)行了顯示。

– 近場探頭：此類診斷附件可協(xié)助進(jìn)行預(yù)兼容性測試，對于故障排除和設(shè)計驗證最為有用。它們通常用于追蹤 PC 板、模塊、電路、甚至是具體器件的輻射。與信號分析儀相同，近場探頭也需要借助工程師的經(jīng)驗來查找和解決問題，從而鎖定目標(biāo)，搜索異常信號。

– 小型防護(hù)罩或半消聲外殼：這些獨(dú)立的環(huán)境信號來自于不良輻射，因而能夠破解 EMI 測試中一個最棘手的問題?，F(xiàn)實中，天線的連接通常包含一組信號，其中有一部分會隨時間大幅變化?，F(xiàn)代實驗室環(huán)境中含有許多其他的輻射源，在測試、查找、追蹤或消除它們的過程中，這種外殼可以幫助減輕繁重的負(fù)擔(dān)。（對節(jié)省的時間來講，相關(guān)費(fèi)用也比較合理；即使是小型實驗室也不例外。另外如果條件允許，也可以考慮開放測試范圍）

在確保信號質(zhì)量的同時優(yōu)化功耗

傳統(tǒng)的移動設(shè)備需要頻繁充電，要讓客戶滿意并在競爭中脫穎而出，就會涉及到功率管理的優(yōu)化。因此，電源的物理尺寸和重量必須符合設(shè)計目標(biāo)。

大多數(shù)便攜式設(shè)備采用可充電電池供電，由于容量有限，因而就產(chǎn)生了低功耗的要求。特別是，電池和功率轉(zhuǎn)換器通常具有較大的輸出電阻和有限的動態(tài)功率性能（表現(xiàn)為電壓或電流轉(zhuǎn)換速率）。標(biāo)準(zhǔn)的實驗室電源容量更大，但會掩蓋可能存在的問題。

電池、電源和/或功率轉(zhuǎn)換器都有其自身的局限性，因而在瞬時和總功率與射頻性能之間就形成了一種折中。這種折中對于它們的功能性和競爭能力極為重要。例如，設(shè)備的尺寸、重量、電池壽命會驅(qū)動客戶偏好，從而成為能否在競爭中勝出的關(guān)鍵。

在一個快速增長的領(lǐng)域還有特殊的挑戰(zhàn)：物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備，尤其是那些間歇性與主機(jī)或其他設(shè)備交換小數(shù)據(jù)的設(shè)備。這些設(shè)備通常采用小型的原電池供電，而不是使用可充電電池或 AC 電源，電池更換周期長達(dá)數(shù)月或數(shù)年。家用設(shè)備的例子包括恒溫控制器、運(yùn)動傳感器、照明開關(guān)和報警傳感器。

低功耗在實際運(yùn)行中的至關(guān)重要。然而，射頻工程師還面臨由超低功率靜態(tài)模式帶來的另一層挑戰(zhàn)。了解靜態(tài)功耗以及管理睡眠狀態(tài)與實際運(yùn)行之間的過渡，對于實現(xiàn)極長的維護(hù)或更換間隔的客戶期待至關(guān)重要。

把握功耗中的權(quán)衡

實現(xiàn)可靠、高功效運(yùn)行，尤其在低功率電平或極低功率電平下，需要更多工程方面的權(quán)衡和進(jìn)行相關(guān)測試。無論您關(guān)注的是設(shè)備還是子系統(tǒng)，都要以了解其實際功耗為起點(diǎn)。而結(jié)合了多個直流電源和詳細(xì)功率測量的直流功率分析儀是一個非常便捷的解決方案（圖 10）。這款相對較新的產(chǎn)品更容易讓我們了解功耗的細(xì)節(jié)（圖 11）。

圖 10. 直流功率分析儀正在進(jìn)行動態(tài)功耗分析，以便詳細(xì)了解電池消耗和電源需求。

圖 11. 示波器視圖（左側(cè)）顯示的是 30 毫秒的動態(tài)電流消耗，數(shù)字記錄器視圖（右側(cè)）顯示的是 30 秒的動態(tài)電流消耗。此類測量有助于更全面地了解設(shè)備或子系統(tǒng)的真實功率需求。

與功耗相關(guān)的挑戰(zhàn)分為長期和短期兩種，兩種都必須得到解決。功率分析儀的各種時域（示波器）測量有助于了解電能需量變化，尤其是了解會快速消耗設(shè)備電能的峰值功率。從另一個角度來看，數(shù)據(jù)記錄器或帶狀圖可以顯示較長時間內(nèi)（通常是幾秒或幾分鐘）的功率需求。在設(shè)計電源、轉(zhuǎn)換器和電池時，表征整體功耗通常需要這些測量。這些測量還有助于了解（例如）有具體熱預(yù)算的子系統(tǒng)或組件的功耗。

評估電壓和電流曲線

基于上面的介紹，下一步就是如何進(jìn)行權(quán)衡，以便用最小的空間和成本進(jìn)行充足的供電。相關(guān)工具包括這樣的電源，它必須能夠精確地提供具有一定限制的功率輸出，以便滿足實際需要（圖 12）。這些電源允許工程師在裕量方面做出權(quán)衡，確保足夠的性能，并且不會讓電源尺寸過大。

圖 12. 是德科技的低噪聲電源可以仿真許多電源的直流電壓和電流的輸出特性，從而在有限的功率條件下洞察真實情況。

等產(chǎn)品提供真實的輸出仿真，包括可編程的輸出電阻、極低的電流值和極低的噪聲。這些電源可以在電壓/電流仿真模式下運(yùn)行，對于為 ADC、DAC、RFIC、VCO 傳感器/轉(zhuǎn)換器和晶體振蕩器供電十分有用。仿真模式可以借助電壓/電流點(diǎn)圖進(jìn)行配置；完成配置之后能夠仿真太陽能電池等設(shè)備。

測量和分析極低的電流電平

在便攜式設(shè)備中，若要以極低的功率實現(xiàn)擴(kuò)展操作，可能會需要某種形式的功率調(diào)度，以避免瞬時數(shù)字和射頻活動造成過大的功率需求。為了表征這種情形，就會用到能夠在寬帶寬條件下測量低電流的儀器，還要結(jié)合使用外部電源或系統(tǒng)自己的電源。儀正是適合這種情形的儀器，它是直流功率測量中另一種相對較新的解決方案。該分析儀通常會與適用于被測電路的模擬探頭配合使用；它也可以配備數(shù)字探頭，以便協(xié)調(diào)測量功率和器件控制活動（圖 13）。

圖 13. 器件電流波形分析儀具有模擬和數(shù)字輸入，可以匹配相應(yīng)的分析。數(shù)據(jù)總線狀態(tài)與電流消耗關(guān)聯(lián)之后可以觸發(fā)其他測量，比如射頻或矢量信號分析儀的相關(guān)測量。

在進(jìn)行上述測量時，分析儀的 200-Mhz 帶寬捕獲到了可能讓電源過載甚至?xí)p壞電路的瞬態(tài)電流。數(shù)字探測提供測量觸發(fā)，深度存儲器允許在觸發(fā)以外的其他時間查看捕獲的電流波形。

在某些器件中，無論在任何階段、任何充電狀態(tài)或設(shè)計配置下都可能會影響射頻性能。因此，足夠的直流功率關(guān)系重大。射頻功率和失真是系統(tǒng)直流功率限制的邏輯結(jié)果，但也存在其他可能的效應(yīng)，包括更多的調(diào)制錯誤。通過對射頻測量、瞬態(tài)直流功率和系統(tǒng)數(shù)字化操作進(jìn)行耦合，可以實現(xiàn)強(qiáng)大的優(yōu)化和故障排除能力。這種能力在發(fā)射或接收過渡期間內(nèi)、在多種無線操作以及繁重的 DSP 活動期間尤為適用。

器件電流波形分析儀針對碼型、狀態(tài)和毛刺進(jìn)行觸發(fā)的能力能夠很好地匹配的信號捕獲、回放和后處理功能。在按順序進(jìn)行的通用測量流程中，第一步是從器件電流波形分析儀的觸發(fā)功能開始的，首先從這里產(chǎn)生外部觸發(fā)，激活單個測量或通過 進(jìn)行信號捕獲。然后再利用正時延或負(fù)時延（前置觸發(fā)），將電壓或功耗測量（以及相關(guān)的毛刺或其他問題）與射頻功率、頻譜或調(diào)制質(zhì)量測量相匹配。