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Forum: HF, Funk und Felder Messung von OIP3, SNR, P1dB usw. mit wenig gegebenen Mitteln


Autor: Simon (Gast)
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Hallo,

ich will in meiner Abschlussarbeit an einem Frontend für 2,5 GHz einige 
Messungen durchführen, um die Leistungsfähigkeit des Frontends 
beurteilen zu können. Nun habe ich leider nicht alle notwendigen 
Messmittel zur Verfügung. Ich wollte mal fragen ob ihr die 
Kompromiss-Messungen mit den Geräten die da sind für sinnvoll haltet und 
ob ihr hilfreiche Tipps für mich habt, die könnte ich nämlich dringend 
brauchen.

In Senderichtung interessiert der P1dB sowie der OIP3.
Mein Frontend hat im Basisband zwei 50 Ohm angepasste Eingänge (I und Q, 
10 MHz), einen IQ-Mischer und in der HF einen Ausgang (2,5 GHz). Sowohl 
im Basisband als auch in der HF gibt es Verstärker und Bandpassfilter.
Mein 3 GHz Signalgenerator hat jedoch nur einen Kanal. Also muss ich dem 
SG 25 Ohm in Serie schalten und dann noch mit einem T-Glied auf die 
beiden 50 Ohm Eingänge. So bekommen I und Q-Pfade ein nicht 
phasenverschobenes Signal und in der HF habe ich nach dem I/Q Mischer 
zwei Seitenbänder ohne Träger.
Für den P1dB erhöhe ich die Leistung am Signalgenerator dB für dB und 
messe mit dem Spektrumanalyzer am Ausgang. Messergebniss ist die 
Ausgangsleistung des SG - 3dB (wegen dem 25 Ohm Widerstand in Serie) 
über der HF-Ausgangsleistung. Denke das sollte so korrekt sein.

Die OIP3 Messung kann ich nicht so recht einschätzen. Normalerweise 
würde ich zwei Signalgeneratoren benötigen (two tone test). Nun habe ich 
aber zum einen zwei Eingänge, einen I/Q Mischer und halt nur einen 
Signalgenerator. Ich könnte also wie beim P1dB über ein T-Glied den I- 
und Q-Kanal bedienen und hätte in der HF zwei dicht beeinanderliegende 
Seitenbänder (ohne Träger) = two tones (???). Es treten ja definitiv 
Intermodulationsprodukte auf. Beide Signale treten allerdings erst nach 
dem I/Q-Mischer auf und hätten somit einen unterschiedlichen 
Intermodulationseinfluss auf HF-Pfad und Basisband-Pfade. Ich schätze, 
ich kann so keinen echten OIP3 messen (Extrapolationsmethode) oder doch? 
Ich kann aber so trotzdem mehrere Frontends miteinander 
vergleichen...immerhin.

Solangsam wird es lang, bitte haltet durch :)

In Empfangsrichtung interessiert ebenfalls OIP3, Dynamikbereich und SNR. 
Empfindlichkeit kann ich nicht beurteilen, weil es nur das nackte 
Frontend ist, ohne BER o.ä.
Nun wirds schon schwierig. Mein Signalgenerator der mir in Senderichtung 
das Basisbandsignal und somit die Seitenbänder geliefert hat, kann mir 
jetzt nur einen Träger liefern, wobei ja normalerweise beim I/Q Mischer 
kein Träger vorhanden wäre und nur ein Seitenband. Hah, Idee!!, ich kann 
also mit dem Signalgenerator ein Seitenband simulieren. Das müsste ja 
dann trotz fehlendem Träger ins Basisband gemischt werden, bei 
entsprechendem Frequenzversatz zum LO.
So messe ich OIP3 und somit das obere Ende des Dynamikbereichs. Das 
untere Ende ist das Rauschen in der Rauschbandbreite des 
Basisband-Tiefpassfilters. Also Spektrumanalyzer an die 
Basisbandausgänge und die Leistung des Rauschteppichs messen, besser 
noch die Kanalleistung in der Bandbreite des Basisbandtiefpasses?

SNR und Rauschzahl lässt sich mit den Mitteln wohl nicht sinnvoll 
messen, aber S+N/N wäre ja immerhin eine Aussage.

Was denkt ihr?? Was kann ich besser machen, was sollte ich gleich 
seinlassen??

Gruß
Simon

Autor: Martin Laabs (mla)
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Mach es nicht so schwer und schließe einfach einen Kanal vom IQ Mischer 
mit 50 Ohm ab. Dann kannst Du den Kompressionspunkt einfach so messen.
Für eine IP3 Messung brauchst Du unbedingt zwei Signalquellen die dazu 
auch noch sehr gut entkoppelt sein müssen.
Ansonsten ist noch die Rauschzahl interessant. Dafür braucht es aber 
eine Rauschquelle.
Kannst Du nicht vielleicht zu einem Labor (Uni oder so?) die genug 
Messmittel und auch Erfahrung beim Messen haben? Denn man kann auch ne 
Menge Mist messen - gerade beim IP3.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Simon (Gast)
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Hallo Martin,

danke für Deine Antwort. Kannst Du bitte noch erklären warum die 
Signalquellen gut entkoppelt sein müssen? Würde ich völlig daneben 
liegen, wenn ich meine Methode anwenden würde? Der Frequenzabstand 
beider Signale ist ja für eine IP3 Messung frei wählbar (in meinem Fall 
2 MHz bis 20 MHz).
Ich kann versuchen, über Labore an weitere Geräte zu kommen. Aber für 
den Fall, dass ich mit meinen gegebenen Mitteln auskommen muss, wie 
würdet ihr messen?

Autor: Sven (Gast)
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Hast Du Dich überhaupt schonmal informiert wie der IP3 bestimmt wird? 
Diese Größe kann nicht gemessen werden.
http://www.mydarc.de/dc4ku/Inband_Intermodulation.pdf sowie 
http://www.ihe.kit.edu/img/studium/V2.pdf

Du brauchst 2 Generatoren alles andere ist Murks. Die Generatoren müssen 
sehr gut entkoppelt sein, damit sie sich nicht sehen und gegenseitig 
beeinflußen. Schließlich willst du ja korrekte Ergebnisse.

Sven

Autor: Simon (Gast)
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Das der IP nicht direkt gemessen werden kann, weiss ich. Ich hätte bei 
schrittweisem Erhöhen der Eingangsspannung die Leistung des Nutzsignals 
und der IM im Nutzband bis zur Kompression des linearen Anteils 
aufgenommen und dann mit Geraden extrapoliert.

Du meinst also, dass ich in Senderichtung in einen Kanal (I oder Q) 
diese zwei kombinierten Signale speisen muss. Da ich ja einen Sendepfad 
einschliesslich IQ-Mischer messen will, erhalte ich dann neben dem 
unvollständig unterdrücken Träger zwei Frequenzanteile in nur einem der 
Seitenbänder.

Ist das überhaupt sinnvoll, den Gesamt-IP3 des Sendepfades 
einschliesslich IQ-Basisband, Mischer und HF-Teil zu bestimmen?

Vielleicht sollte ich mich nur auf die Bestimmung des IP3s des 
Empfangspfad konzentrieren, wobei mir da ebenfalls die benötigten 
Messmittel fehlen.

Autor: Martin Laabs (mla)
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Wenn Du Dein Design nicht grundlegend vermurkst hast sollte das 
Basisbandfontend im Sendpfad um mehrere Zehnerpotenzen weniger 
Intermodulation erzeugen als die Endstufe. Von daher reichte es wenn Du 
die Intermodulations der Endstufe bestimmst.
Ansonsten - mach es Dir nicht schwerer als es ist und schließe den I 
oder Q Kanal ab und arbeite nur mit einem. Das tut der Aussagekraft der 
Ergebnisse keinen (wirklichen) Abbruch. Und nein - mit einem Generator 
wirst Du nicht hinkommen. (Gut - Du kannst nur einen Kanal speisen womit 
Du am Ende ein Zweiseitenbandsignal mit unterdrücktem Träger hast. Aber 
bevor Du mit dem Signal Deine Endstufe misst solltest Du erst bestimmen 
wie stark dort die Intermodulationsprodukte bereits sind.)

Viele Grüße,
 Martin L.

PS: Vielleicht findet sich ja auch ein netter Mensch der für die die 
Messungen macht wenn Du ihm Deine Platine schickst. Setzt natürlich eine 
exzellente Dokumentation inkl. Messablaufplan vorraus.

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