Ricetrasmettitori vettoriali RF Da test MIMO e 5G di base a quelli di alto livello

Un ricetrasmettitore vettoriale RF è uno strumento di misura e collaudo che trasmette e riceve segnali RF modulati vettorialmente, conservando sia le informazioni di ampiezza che quelle di fase necessarie per i moderni standard wireless come la modulazione a quadratura di fase (QPSK), la modulazione a quadratura di ampiezza (QAM) e il multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM).

I ricetrasmettitori vettoriali RF sono ampiamente utilizzati per generare, analizzare e convalidare wireless complessi in tecnologie quali 5G, Wi-Fi, Bluetooth, radar e comunicazioni satellitari. Integrano funzioni di conversione su e giù di frequenza RF, amplificatori ad alta linearità, oscillatori locali a basso rumore di fase ed elaborazione in banda base per supportare ampie gamme di frequenza, dai MHz alle bande delle onde millimetriche. Le piattaforme di Keysight Technologies sono comunemente utilizzate in ambienti di ricerca e sviluppo, convalida e test di produzione.

Un ricetrasmettitore vettoriale multibanda è uno strumento RF avanzato in grado di trasmettere e ricevere segnali modulati vettorialmente su più bande di frequenza, come le gamme sub-7 GHz (FR1) e onde millimetriche (FR2) utilizzate nel 5G e in altre wireless .

Supportando schemi di modulazione complessi e offrendo un controllo preciso della fase e dell'ampiezza, consente di testare con precisione funzionalità avanzate come l'aggregazione di portanti 5G, il beamforming e il MIMO su un'ampia gamma di bande. La loro capacità di operare su più bande li rende ideali per la convalida di dispositivi multibanda utilizzati nelle reti cellulari 5G, semplificando al contempo le configurazioni di test e riducendo la complessità delle apparecchiature.

MIMO è una tecnologia di antenna intelligente. MIMO utilizza più antenne sia sul lato trasmettitore che sul lato ricevitore per utilizzare in modo più efficiente lo spettro RF. Vengono utilizzati algoritmi matematici per distribuire i dati dell'utente su più trasmettitori. I segnali trasmessi sono tridimensionali e descritti in termini di tempo, frequenza e spazio. Questo multiplexing spaziale è una tecnica di trasmissione comune in MIMO per trasmettere segnali di dati indipendenti e codificati separatamente da ciascuna delle antenne di trasmissione multiple. Pertanto, la dimensione spaziale viene riutilizzata, o multiplexata, più di una volta. Al ricevitore, uno speciale segnale di calibrazione del canale all'inizio del pacchetto consente di identificare i diversi segnali durante il processo di ricombinazione. La tecnica di separazione dei diversi percorsi nel collegamento radio è ciò che consente alla radio MIMO di trasmettere più segnali contemporaneamente sulla stessa frequenza e quindi migliorare l'uso dello spettro. 

Attualmente, wireless trasmessi tramite singole antenne vengono distorti da colline, edifici, valli e altre caratteristiche del paesaggio. Questi percorsi alternativi del segnale separati nel tempo, i multipath, causano distorsioni quali fading, picketing o cliff effects. Questa perdita di integrità del segnale impedisce una più ampia diffusione della wireless . La radio MIMO sfrutta i percorsi multipli che un segnale radio percorre tra il trasmettitore e il ricevitore. I segnali sono ora spazialmente diversificati. Inoltre, i percorsi o canali multipli forniscono una maggiore capacità di segnale. Questa capacità aggiuntiva può essere utilizzata per velocità di trasmissione dati più elevate e ridondanza dei dati, migliorando così le possibilità di recupero del segnale al ricevitore.

In definitiva, l'obiettivo del MIMO è quello di migliorare in modo misurabile l'efficienza spettrale (bit/sec/Hz), l'area di copertura (raggio della cella) e la qualità del segnale (tasso di errore dei bit o tasso di errore dei pacchetti). Man mano che questi obiettivi vengono raggiunti, aumentano le applicazioni per wireless emergenti, come WLAN, Broadband Wireless (BWA) e cellulari. Questi progressi hanno però un costo. Le antenne multiple aumentano i costi e la complessità delle frequenze radio, mentre gli algoritmi DSP matematicamente complessi rappresentano una sfida per i progettisti e i produttori.

La scelta di un ricetrasmettitore vettoriale RF deve avvenire in base alla corrispondenza tra la gamma di frequenze, la larghezza di banda, il numero di canali, la fedeltà del segnale e le esigenze di automazione del sistema da testare. Per il 5G, è necessario dare priorità alla gamma di frequenze 1 (FR1), alla gamma di frequenze 2 (FR2), alla funzionalità over-the-air (OTA) e al supporto MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). Per le applicazioni radar e aerospaziali, concentrarsi su coerenza di fase, precisione di temporizzazione, basso rumore di fase e generazione e analisi ripetibili del segnale. Keysight.com organizza i ricetrasmettitori vettoriali RF in piattaforme multibanda, multiporta, set wireless e modulari, aiutando gli ingegneri ad allineare la classe di strumenti con i flussi di lavoro di test, convalida e conformità.

Le specifiche più importanti dei ricetrasmettitori vettoriali RF sono la gamma di frequenza, la larghezza di banda istantanea, l’ampiezza del vettore di errore (EVM), il numero di canali, la coerenza di fase, la gamma dinamica e il supporto all’automazione. La gamma di frequenza determina se la piattaforma copre la banda inferiore ai 6 gigahertz (GHz), le onde millimetriche (mmWave) o entrambe. La larghezza di banda influisce sulla capacità di generare e analizzare segnali a banda larga utilizzati nei sistemi 5G, Wi-Fi, radar e satellitari. L'EVM indica la precisione di modulazione per i test di conformità e convalida. Il numero di canali e la sincronizzazione sono fondamentali per i dispositivi MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), beamforming e multiporta. Keysight.com elenca le piattaforme che supportano un'ampia copertura di frequenza, un'ampia larghezza di banda e test multicanale scalabili.

Un ricetrasmettitore vettoriale RF combina la generazione e l'analisi dei segnali in un'unica piattaforma sincronizzata, mentre i generatori e gli analizzatori di segnale separati richiedono un coordinamento esterno tra gli strumenti. Questa architettura integrata contribuisce a ridurre la complessità della configurazione, a migliorare l'allineamento temporale e a supportare flussi di lavoro più rapidi per i test, la convalida e la verifica della conformità. Un ricetrasmettitore è in grado di trasmettere e ricevere segnali modulati vettorialmente preservando le informazioni di ampiezza e fase utilizzate nella modulazione a quadratura di fase (QPSK), nella modulazione di ampiezza a quadratura (QAM) e nel multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM). Strumenti separati possono comunque essere utili per misurazioni specializzate, ma i ricetrasmettitori vettoriali RF sono spesso preferiti per sistemi di test wireless, radar e multicanale in contesti reali.

I ricetrasmettitori vettoriali RF vengono utilizzati per generare, analizzare e convalidare segnali RF complessi in ambiti quali wireless, l'aerospaziale, la difesa, i semiconduttori, l'automotive e la produzione. Tra le applicazioni più comuni figurano la nuova radio 5G (NR), il Wi-Fi, le reti wireless (WLAN), le reti di accesso radio aperte (O-RAN), i test over-the-air (OTA), i radar, le comunicazioni satellitari, la banda ultra larga (UWB), i test sugli amplificatori di potenza RF e la convalida dei moduli front-end. Keysight.com mette in evidenza i casi d'uso dei ricetrasmettitori vettoriali RF per wireless , la produttività degli amplificatori di potenza RF, le misurazioni UWB e il beamforming MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) su larga scala. Questi sistemi aiutano gli ingegneri a verificare le prestazioni, l'interoperabilità e la conformità prima dell'implementazione. 

I ricetrasmettitori vettoriali RF consentono l'elaborazione dei segnali in tempo reale e i test a circuito chiuso, combinando in un unico flusso di lavoro la generazione sincronizzata dei segnali, l'acquisizione dei segnali, l'elaborazione in banda base e il controllo software. Nella validazione a circuito chiuso, il ricetrasmettitore stimola il dispositivo in prova (DUT), acquisisce la risposta, elabora il risultato e regola automaticamente la condizione di prova successiva. Ciò è utile per i sistemi wireless 5G, di beamforming, radar e radio adattivi, in cui il comportamento nel mondo reale cambia dinamicamente. Keysight.com sottolinea che il software dei ricetrasmettitori vettoriali RF supporta la generazione e l'analisi dei segnali, l'automazione e la sequenzializzazione dei test ad alta produttività per flussi di lavoro di test, validazione e conformità basati su standard. 

Un ricetrasmettitore vettoriale RF si integra nei sistemi di test automatizzati grazie al controllo software, alla sincronizzazione temporale, ai percorsi di segnale calibrati e all'hardware multicanale scalabile. Per le applicazioni MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), il beamforming e la validazione multicanale, è necessario dare priorità a canali coerenti in fase e nel tempo, riferimenti condivisi, trigger e calibrazione ripetibile. I sistemi PXIe (Peripheral Component Interconnect Extensions for Instrumentation) sono utili quando sono richiesti elevata produttività, ingombro ridotto ed espansione modulare. Keysight.com descrive ricetrasmettitori vettoriali PXIe modulari che si accoppiano con controller, riferimenti di frequenza e sintetizzatori per creare sistemi di test automatizzati sincronizzati, e ricetrasmettitori RF multiporta che supportano fino a 64 canali RF coerenti in fase e nel tempo per la validazione 5G.