針對無線寬帶相位噪聲的測試方案

　　無線通信產(chǎn)業(yè)正在通過增加調(diào)制復(fù)雜度和調(diào)制帶寬向著更高的射頻（RF）頻率和數(shù)據(jù)率的方向發(fā)展。這些寬帶無線系統(tǒng)必須要有可靠的測量技術(shù)作為支持。

　　關(guān)鍵指標(biāo)

　　誤差矢量幅度（EVM）是一種嚴(yán)格的規(guī)范，經(jīng)常用于描述傳輸信號的調(diào)制質(zhì)量。EVM測量的是理想的參考波形與被測波形之間的差別。如果接收機(jī)的EVM很差，它能夠正確恢復(fù)傳輸信號的能力就會下降，這會增加蜂窩邊緣的誤碼率（BER），導(dǎo)致覆蓋范圍縮小。

圖1 上述的QPSK信號中的相位抖動降低了接收機(jī)的靈敏度

　　造成EVM差的原因之一是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)當(dāng)中所有振蕩器的相位噪聲。正交相移鍵控調(diào)制（QPSK）信號的相位噪聲看上去像星座圖的旋轉(zhuǎn)（見圖1），縮短了星座點(diǎn)之間的距離，所以對于給定的誤碼率，接收機(jī)就需要更高的信噪比。因此相位噪聲降低了接收機(jī)的靈敏度。

　　對于像LTE和WiMAX當(dāng)中的正交頻分復(fù)用（OFDM）信號，本振（LO）的相位噪聲疊加在n個副載波上的。這里的相位噪聲有兩個效果：（1）所有副載波的隨機(jī)相位旋轉(zhuǎn)常稱為公共相位誤差（CPE）；（2）載頻間干擾（ICI）是由給定的副載波被n-1個相鄰的帶有噪聲的副載波惡化而產(chǎn)生的。

　　OFDM符號包含特定的被稱為“導(dǎo)頻”的副載波，“導(dǎo)頻”能幫助接收機(jī)跟蹤到CPE，同時估計(jì)出傳輸信道的頻率響應(yīng)。這些“導(dǎo)頻”并不會改善ICI，但它仍然會影響EVM。這會導(dǎo)致相位噪聲對OFDM的影響略微不同于對傳統(tǒng)的QPSK信號的影響，但是相位噪聲仍然是信號惡化的一個重要原因。

　　對于64-QAM調(diào)制的OFDM來說，對發(fā)射機(jī)輸出端的EVM的要求非常嚴(yán)格：均方根的典型值是2.7%左右。這就是為什么本振的相位噪聲和抖動對于本振鎖相環(huán)（PLL）的設(shè)計(jì)很關(guān)鍵的原因。要實(shí)現(xiàn)均方根2.7%的EVM，我們推薦將總相位抖動均方根值低于1°作為選擇合成器的標(biāo)準(zhǔn)。

　　測量相位噪聲

　　由于相位噪聲對EVM有如此重要的影響，所以在開發(fā)過程中檢驗(yàn)本振的相位噪聲性能就非常關(guān)鍵。雖然低成本設(shè)備（比如用戶設(shè)備或者毫微微蜂窩設(shè)備）的生產(chǎn)測試次數(shù)較少，不允許進(jìn)行這種深入測試，但是相位噪聲測量功能卻有助于過程監(jiān)控和排除生產(chǎn)問題。

圖2 CW信號在它的邊緣展示了相位噪聲

　　在頻譜分析儀中，通過觀察信號的“邊緣”，可以很容易看到相位噪聲。頻率相當(dāng)緩慢的傾斜就顯示了相位噪聲（見圖2）。然而這幅頻譜分析儀的圖并沒有顯示抖動強(qiáng)度有多大。