Storia dell'ACP:
Le misurazioni ACP vengono effettuate da molti anni. Inizialmente, l'ACP veniva utilizzato per segnali analogici modulati a banda stretta e misurava il rapporto tra la potenza del canale superiore e inferiore e la potenza totale trasmessa. Quest'ultima era definita come la potenza della portante più la maggior parte della potenza nei canali superiore e inferiore. Attualmente, questa misurazione è definita come il rapporto tra uno o più intervalli di potenza superiore e inferiore e la potenza totale della portante nella larghezza di banda del canale.
Le comunicazioni mobili si sono basate sulle misurazioni ACP per garantire che la potenza irradiata nel canale adiacente sia limitata, in modo che il rapporto segnale/rumore nel canale adiacente non interferisca con le comunicazioni su tale canale. Gli standard mobili, come W-CDMA, cdma2000® e LTE, stabiliscono metodi di misurazione e limiti che definiscono l'ACP. Questi standard vanno anche oltre e forniscono un nome descrittivo per la misurazione ACP. Ad esempio, lo standard CDMA2000 utilizza il termine "potenza relativa del canale adiacente (ACPR)" e lo standard W-CDMA ha adottato il termine "fattore di dispersione del canale adiacente (ACLR)" come nomi più specifici per la misurazione dell'ACP. GSM ed EDGE hanno requisiti simili che utilizzano la misurazione dello spettro RF in uscita (ORFS) per garantire che la potenza irradiata sui canali adiacenti non superi determinati livelli. La maggior parte degli analizzatori di spettro moderni incorpora preset per i vari standard, consentendo una rapida configurazione della misurazione.
Nei segnali analogici modulati a banda stretta, il rumore di fase nell'oscillatore locale dominava la potenza nei canali adiacenti in quei sistemi. Attualmente, con l'introduzione dei segnali a banda larga, la potenza nei canali adiacenti può essere una combinazione di diversi fattori, tra cui il rumore di fase, la distorsione di intermodulazione e il livello di rumore del sistema. Questi fattori influenzano anche la gamma dinamica dell'ACP che un analizzatore di spettro può raggiungere durante l'esecuzione della misurazione.
Il risultato dell'ACP può essere espresso come segue:
   
dove P_{_ady} è la potenza nel canale adiacente e P_{_channel} è la potenza nel canale.
La Figura 1 mostra una schermata dell'analizzatore di segnale Agilent MXA N9020A durante una misurazione ACLR di un segnale W-CDMA. La misurazione ACLR è definita come la potenza relativa nei canali adiacenti e alternati rispetto alla potenza della portante, misurata su una larghezza di banda di 3,84 MHz. La spaziatura tra i canali adiacenti e alternati è rispettivamente di 5 MHz e 10 MHz. Le potenze dei canali vengono calcolate utilizzando il metodo della potenza integrata, come mostrato nell'Equazione 2, dove tutti i punti della traccia del canale (dBm) vengono convertiti in mW e sommati utilizzando i parametri di integrazione appropriati.
    

Viene quindi applicata una compensazione di potenza per tenere conto del filtro a coseno rialzato utilizzato secondo lo standard W-CDMA.
 
Gamma dinamica:
la ricrescita spettrale nei segnali a banda larga in canali adiacenti e alternati è costituita principalmente da prodotti di distorsione coerenti e non coerenti. I prodotti coerenti sono tipicamente composti da prodotti di distorsione non lineare di terzo e quinto ordine che si sviluppano all'interno del dispositivo in prova (DUT). I prodotti non coerenti sono di natura simile al rumore e derivano dal rumore di fase associato all'oscillatore locale (LO) del sistema o al livello di rumore del dispositivo.
Gli analizzatori di spettro non sono immuni alla ricrescita spettrale. Tuttavia, la quantità di distorsione generata può essere notevolmente influenzata dalle impostazioni dello strumento. I prodotti di distorsione di terzo e quinto ordine generati internamente nell'analizzatore di spettro sono una funzione del livello del mixer, che può essere calcolato utilizzando l'equazione 3.

L'aumento dell'attenuazione, sia interna che esterna, riduce i prodotti di distorsione coerente generati internamente dall'analizzatore di spettro a causa della diminuzione del livello del mixer. Tuttavia, l'aumento dell'attenuazione ha un effetto negativo: incrementa il livello di rumore dell'analizzatore di spettro. Ciò rende difficile l'ottimizzazione della gamma dinamica nelle misurazioni PCA.
Per ottimizzare le impostazioni dell'analizzatore di spettro in termini di gamma dinamica
, è necessario innanzitutto comprendere le dinamiche associate ai vari prodotti di distorsione prima di tentare di selezionare le impostazioni ottimali. I prodotti di distorsione del terzo ordine appariranno principalmente nei canali adiacenti, mentre i prodotti di distorsione del quinto ordine prevarranno nei canali alternati. Man mano che il livello del mixer diminuisce e l'attenuazione aumenta, il prodotto di distorsione del quinto ordine diminuirà molto più rapidamente rispetto ai prodotti del terzo ordine (5:1 contro 3:1). Ciò causerà un rapido calo dei prodotti di distorsione coerente dei canali alternati fino al livello di rumore dell'analizzatore di spettro, mentre i prodotti di distorsione del terzo ordine dei canali adiacenti rimarranno al di sopra del livello di rumore. L'aumento dell'attenuazione, quindi, comprometterà le prestazioni della PCA nei canali alternati, poiché aumenterà il livello di rumore.
Il metodo migliore per bilanciare la riduzione della distorsione coerente nei canali adiacenti senza alterare la gamma dinamica dei canali alternati consiste nell'utilizzare correzioni del rumore o amplificazioni del livello di rumore. In primo luogo, l'attenuazione dovrebbe essere aumentata per ridurre i prodotti di distorsione generati internamente nei canali adiacenti fino a quando i risultati dell'analisi delle componenti principali (PCA) non cambiano più con un'ulteriore attenuazione. A questo livello di attenuazione, possiamo essere certi di misurare le prestazioni PCA del dispositivo in prova (DUT) nei canali adiacenti. Possiamo quindi impiegare correzioni del rumore o amplificazioni del livello di rumore per ridurre il rumore incoerente presente nei canali alternati, che ha origine dal livello di rumore dell'analizzatore di spettro.
Se il rumore di fase è il fattore limitante, i moderni analizzatori di spettro consentono l'ottimizzazione del rumore di fase nell'ambiente circostante o in punti più distanti quando si eseguono misurazioni di standard come Tetra, dove il rumore di fase domina la misurazione.
Incertezza di misura:
come per la maggior parte delle misurazioni di distorsione non lineare, come le armoniche, il punto di taglio del terzo ordine (TOI) e l'inversione della seconda armonica (SHI), è necessario prestare attenzione affinché i prodotti di intermodulazione generati internamente non annullino i prodotti di distorsione del dispositivo in prova (DUT). Ciò può verificarsi quando i prodotti di distorsione generati internamente hanno un'ampiezza vicina a quella del prodotto di distorsione del DUT, ma sono sfasati di 180 gradi. Se si osserva un notevole miglioramento nei risultati dell'analisi delle componenti principali (PCA) con lievi modifiche all'attenuazione o al livello di ingresso, questa è la causa più probabile. Quando le ampiezze dei prodotti di distorsione del DUT e di quelli generati internamente sono uguali, l'incertezza di misura varia da +6 dB a -infinito. L'incertezza nei risultati di misura sarà inferiore quando i prodotti di distorsione dell'analizzatore di spettro sono di diversi dB inferiori ai prodotti di distorsione del DUT. Per eliminare queste incertezze, in alcuni casi potrebbe essere necessario utilizzare un analizzatore di spettro con prestazioni superiori.
Gli analizzatori di segnale Agilent serie X integrano la funzione Adjust for Minimum Clip, che consente di impostare automaticamente il livello del mixer in base al livello del segnale in ingresso. Il livello del mixer viene ottimizzato per fornire una gamma dinamica ottimale senza eccessiva incertezza di misura.
Velocità vs. Ripetibilità:
durante una misurazione ACP a scansione sintonizzata, la maggior parte degli analizzatori di spettro moderni utilizza un rilevatore di media o RMS per misurare la potenza nei canali. La variazione osservata sarà espressa come: 

Dove
  

E  

è il tempo di scansione dell'analizzatore di spettro.

In molti casi, la larghezza di banda del canale, la larghezza di banda di risoluzione (ABR) e il percorso di scansione sono fissi in base allo standard ACP misurato. Se sono richiesti risultati ripetibili, il tempo di scansione deve essere aumentato. Ciò avrà un effetto negativo sul tempo totale di misurazione.
Opzione Agilent Fast Power:
gli analizzatori di segnale Agilent serie X offrono un'opzione Fast Power che consente misurazioni rapide della potenza, come la potenza del canale, la potenza del canale adiacente, la larghezza di banda occupata e X-dB (opzione FP2). Le misurazioni di potenza vengono prima accelerate dall'hardware sovrapponendo calcoli FFT in tempo reale nel codice FPGA. Viene quindi calcolata la media RMS di ciascun risultato FFT per ottenere lo spettro in tempo reale su cui vengono calcolati i risultati di potenza. Questa è una funzionalità esclusiva di SCPI che consente agli utenti di eseguire misurazioni come ACP direttamente dall'hardware. Ad esempio, un risultato ACLR secondo lo standard W-CDMA può essere richiesto programmaticamente dalla misurazione dell'ampiezza del vettore di errore (EVM). Con un tempo di acquisizione di 1 ms, è possibile ottenere un tempo di misurazione totale di 3 ms.
Il metodo Fast Power migliora la ripetibilità perché tutti i canali vengono misurati simultaneamente su una larghezza di banda molto più ampia. Ad esempio, possiamo calcolare la ripetibilità della misurazione ACLR a scansione nella Figura 1. La configurazione di misurazione utilizza un tempo di scansione di 3 ms, una larghezza di banda di risoluzione di 100 kHz e una larghezza di banda del canale di 3,84 MHz su un percorso di 25 MHz. Questa misurazione a scansione richiede un totale di 13 ms per essere completata. Possiamo calcolare la ripetibilità della misurazione a scansione utilizzando l'Equazione 4.
 
Possiamo ora confrontare la ripetibilità e il tempo di misurazione dell'esempio a scansione con quelli del metodo Fast Power utilizzando un tempo di acquisizione di 1 ms e un tempo di misurazione totale di 3 ms. Per Fast Power, possiamo utilizzare la seguente relazione:

Pertanto, la ripetibilità di Fast Power è:

 
In sintesi, Fast Power consente misurazioni ACLR quattro volte più veloci e nove volte più ripetibili rispetto alla misurazione sweep.

La Figura 2 mostra vari valori di ripetibilità per i tempi di acquisizione della misurazione ACLR con tuned sweep e Fast Power. Le linee blu e rosse rappresentano i risultati teorici dell'Equazione 4.
Le misurazioni tuned sweep offrono sempre una gamma dinamica più ampia perché utilizzano un filtro IF analogico a banda stretta. Questo filtro a banda IF stretta fornisce una potenza di picco molto inferiore (osservabile all'ADC) rispetto a quando l'intera larghezza di banda viene misurata contemporaneamente, come con Fast Power. Se la gamma dinamica è un requisito critico, è necessario utilizzare la misurazione ACLR tuned sweep. Se la velocità di misurazione e la ripetibilità sono necessarie in un ambiente di test automatizzato in cui la gamma dinamica massima non è il fattore dominante, l'opzione Fast Power sugli analizzatori di segnale Agilent serie X è di gran lunga superiore ad altri metodi.
Abstract:
Questo articolo affronta diverse questioni relative all'esecuzione di misurazioni ACP. Con l'evoluzione degli standard di modulazione, altre misurazioni, come la mascheratura dell'emissione spettrale (SEM), consentiranno agli utenti di ottenere maggiori informazioni sulla linearità del loro DUT. Queste misurazioni, combinate con misurazioni della distorsione lineare come l'ampiezza del vettore di errore (EVM), garantiranno che gli utenti finali delle apparecchiature possano usufruire di comunicazioni migliori e utilizzare in modo più efficiente lo spettro limitato.

Autore: Bob Nelson, Agilent Technologies, Inc.

Nota: cdma2000 è un marchio di certificazione registrato negli Stati Uniti, appartenente alla Telecommunications Industry Association.

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