設定相位同調 RF 量測系統：從 MIMO 到波束賦形

數字降轉換的特性

在了解相位同調 RF 擷取系統的精確校準方式之前，必須先了解應如何于基頻觀察 RF 的訊號特性。此處以相同中心頻率，且以回送 (Loopback) 模式設定的 VSG 與VSA 為例。如圖 5 所示，具備精確分析器中心頻率的降轉換 RF 訊號，將依基頻呈現為 DC 訊號。此外，由于基頻訊號屬于復雜波形，因此亦可將訊號的相位 (Θ) 分析而為時間函式。在圖 5 中可發現，只要 RF 向量訊號產生器與分析器互為同相 (In-phase)，則「Phase vs. time」波形將呈現穩定的相位偏移 (Phase offset)。

圖 5. 了解基頻訊號頻率偏移所造成的影響

相對來說，只要 RF 音調 (Tone) 與分析器的中心頻率產生小幅誤差，隨即可造成極大的差異。當降轉換為基頻時，偏音 (Offset tone) 所產生的基頻 I (亦為 Q) 訊號即屬于正弦波。此外，基頻正弦波的頻率即等于「輸入音調與分析器中心頻率之間的頻率差異」。因此如圖 6 所示，「Phase versus time」圖將呈現線性關系。

圖 6. 未校準系統中的 10 MHz 音調「Phase vs. Time」關系圖

從圖 6 可發現，相位于每個微秒 (Microsecond) 可提升將近 360 – 亦即所產生的音調與分析器的中心頻率，可確實為 1 MHz 偏移。圖 6 中亦可發現，2 組同步取樣示波器之間保持著極小卻穩定的相位差 (Phase difference)。此離散相位差是起因于 LO 供電至各組降轉換器之間的連接線長度差異。如接下來所將看到的，只要針對其中 1 個 RF 通道調整 DDC 的開始相位 (Start phase)，即可輕松進行校準。

如圖 7 所示，要量測 2 組分析器之間相位偏移的精確方式之一，即是以 2 組分析器的中心頻率產生單一音調。

圖 7. 雙通道 RF 分析器相位的校準測試設定