功率统计互补积贮散布函数（CCDF）测量

简介

当代数字调制本领极地面进步了频谱效果，这在有限频谱资源的责任环境中至关迫切。联系词，这些复杂的调制本领可能会增多失真，稍有失慎，就可能在通讯系统中引提问题。在射频/微波瞎想中，一个常见的挑战是精准测量复杂信号的功率电平。要是莫得对信号的功率统计特色进行明确界说，那么将无法灵验地开采通讯系统。

CCDF

图1. CCDF的数学发祥

最初，如图1，是具有概率密度函数(PDF)的数据。为了赢得积贮散布函数(CDF)，需要筹谋PDF的积分。终末，对CDF进行取反即可得到CCDF。也即是说，CCDF是CDF的补集(CCDF = 1–CDF)。为了生成如图1所示的CCDF弧线，需要将y轴调理为对数方式，并将x轴的来源设为0 dB。对数y轴不错为低概率事件提供更好的分辨率。

CCDF 将这一数学表面应用于输入信号，并线路约束。信号的调制形式会影响其功率特色。一些数字调制形式具有较高的峰值平均功率比，而另一些则具有较小的峰值平均功率比，这也被称为峰均比(crest factor)。很多新的调制决策接收正交频分复用(OFDM)，具有与加性高斯白噪声(AWGN)相似的噪声特色。CCDF弧线，不错全面表征不同调制形式的功率统计特色，从而优化居品瞎想，收场更好的性能。

图2. 4096QAM信号的CCDF弧线，中心频率为20 GHz，带宽为2 GHz

普尚电子的SP900系列信号分析仪，如SP900P和SP900S，其分析带宽区别高达2 GHz和4 GHz，这关于如图2所示的4096QAM等高带宽信号至关迫切。

优化CCDF设立

普尚电子的频谱分析仪的CCDF测量功能好像全面表征复杂调制信号的功率统计特色，进行准确且可重迭的CCDF测量的重要在于优化分析仪的设立，以便最好地拿获和保养输入信号。

在进行CCDF测量之前，最初需要了解输入信号的调制形式和特色。诳骗分析仪的其他模式不错在时域和频域中表征信号，并得到特地矢量幅度(EVM)约束。举例，要是待测树立(DUT)在较高功率下EVM性能欠安，这可能标明系统中的放大器在最岑岭值功率时出现了压缩，不雅察CCDF特色不错进一步详情问题场地。

在信号分析仪中设立正确的中心频率后，将信说念带宽设立为输入信号的带宽或稍大一些。

图3. 4096QAM信号的中心频率和信息带宽(Info BW)设立

当测量诸如时辰双工(TDD)信号这么的突发信号时，需要相应地调节测量阻隔，以仅测量信号突发时的激活时代。应将[测量阻隔]设立为信号活跃的时代，即信号突发的长度。要是测量阻隔设立不正确，则功率统计值可能会偏低或偏高。

图4. 测量设立和触发菜单面板。

现时，仍是设立了信说念带宽和测量阻隔，不错通过一个方程式来匡助详情采样点数和测量周期数。

Counts=Meas Cycles*Sampling Frequency*Meas Interval [Equation 1]

Where Sampling Frequency is:

Sampling Frequency=1.25*Info BW [Equation 2]

Sampling Frequency=1.20*Info BW(When nearing the maximum Info BW) [Equation 3]

应当注目，1.25和1.20的采样率并不违背奈奎斯特定理，因为它们是复采样率。复IQ信号的采样率是原始采样率的一半，因为两个ADC(模数调理器)采样值对应于一个复IQ信号采样值,相应的原始采样率区别是2.5和2.4。

采样点数和测量周期数是相互联系的，不行相互颓丧更动，如方程4所示。

Counts/Meas Cycles=Sampling Frequency*Meas Interval [Equation 4]

采样点数的界限是1 kpt到2 Gpt，测量周期数的界限是0.001个周期到32000个周期。当上采样率高于1倍时，采样点数和测量周期数的最大值皆应除以采样率。

在进行CCDF测量时，为了赢得最好准确性和可重迭性，理思情况下应最大化采样点数和测量周期数的值。增多采样点数的代价是测量时代的增多。

关于具有岑岭均比(峰值与平均值之比)的信号，如OFDM，CCDF对波形上采样的点十分敏锐，尤其是在对信号进行幽微过采样的数字化仪中。为了赢得确凿的CCDF统计信息，必须拿获十分长的波形，况兼可能需要极长的时代来获取弥漫的峰值以线路特别0.0001概率真是凿CCDF弧线，而在数据包重迭时，关于数据包的短波形段来说，这是不可行的。为了缓解这个问题，引入了数字化后过采样，即通过数学法式再行采样信号，显耀增多采样点数(4倍或更多)，从而确保拿获到低概率的峰值，并通过用更高密度的点隐秘波形来赢得确凿的CCDF。这使得好像索求短波形段或数据包真是凿CCDF。应该注目的是，对上采样后的波形数据进行解决并不违背奈奎斯特定理，因为所默示的带宽仍然小于原始采样率的两倍。上采样产生更高密度的采样点，并使CCDF弧线更快治理，减少了所需的平均值数目，从而粗略了测量时代。

在进行功率放大器(举例，用于WLAN)的压力测试时，会选择各式波形，涵盖不同的调制带宽、捏续时代、QAM级别和峰均比。然后将其“确凿”CCDF与功率放大器输出的CCDF进行相比，该输出由于存在一定的压缩，因此会恶化特地矢量幅度(EVM)和邻说念知道比(ACLR)。压缩反应在CCDF在低概率处的偏移上。

信号保养

与进行任何其他射频/微波测量雷同，为了最好拿获输入信号，大意信号进行保养。关于互补积贮散布函数(CCDF)测量，应试虑射频/微波旅途、衰减以及前置放大器的使用等要素。

普尚电子的功率统计CCDF应用默许射频/微波旅途为“范例旅途”，但冷落使用“微波预选旁路”旅途(见图6)。预选器或YIG调谐滤波器(YTF)用于镜像遏止，其滤波器带宽约为40 MHz。镜像遏止在扫描分析中很迫切，但在进行CCDF测量时则不那么迫切。此外，YTF在通盘这个词频带内并非全皆线性。因此，当不需要镜像遏止时(如进行CCDF测量时)，更但愿赢得线性度，况兼幸免YTF的通带波纹，从而赢得更准确的测量。绕过YTF的另一个原因是其带宽有限。

图5. 若何选择微波预选旁路选项

为幸免最终中频(IF)的模数调理器(ADC)发生削波，混频器电平应约为-10 dBm或更低。为幸免分析仪的噪声基底影响测量约束，混频器电平应比噪声基底高约20 dB或更高。噪声基底可通过将1 Hz带宽下的线路平均噪声电平(DANL)性能加上10×log(带宽)来类似筹谋。收场所需功率级别的设立包括衰减或前置放大器情状。关于较高功率的信号，应使用衰减。机械衰减和电子衰减可同期使用或颓丧使用，最高可达3.6 GHz，特别此频率则无法再使用电子衰减。在测量低电平信号时，可使用里眼前置放大器。频谱分析仪中有两个里眼前置放大器，一个位于高频旅途，另一个位于低频旅途。此外，还提供了可选的低噪声放大器(LNA)选项。

图6. 若何选择衰减和里眼前置放大器

论断

对调制信号的功率统计特色进行准确且可重迭的互补积贮散布函数(CCDF)测量至关迫切。普尚电子的功率统计CCDF应用允许测量并线路此类信息。了解和应用正确的分析仪设立好像进步您正确测量信号功率统计特色的能力，从而开采出更高效的射频(RF)组件和系统。