如何验证信道时延

作者:坤恒顺维

大时延模拟场景

信道模拟器除了模拟复杂的传播环境,通常还要模拟通信的时延,特别是卫星通讯,甚至探月计划的时候,通讯的时延会非常大。

现代信道模拟器一般通过大内存的FIFO模式,存储信号,延迟,再播放。从而实现大时延的模拟。

其实,大时延的验证或者演示也有一些诀窍。


如何验证信道时延



网络分析仪测试方法


网络分析仪测试时延使用如下算法:

如何验证信道时延

由于网分测试相位基于arctan函数,只能在[-180~180°]之间,

如何验证信道时延

例如,为了测试260ms的时延,网分的扫频点之间[Span/(点数-1)]要小于1.9Hz,即频率步进非常的小。


所以需要分母极小,但是极小数(Δf)做分母的时候,分子有点抖动的时候,误差会放大。

测量不确定度表达如下:


如何验证信道时延

如何验证信道时延


因此,大时延和测试精度永远是一个矛盾,很多老式VNA根本无法测量(还要考虑VNA的IFBW响应时间和大时延的关系)。




频谱仪+信号源脉冲调制方法


前提条件----信号源要配备脉冲调制功能,并且能输出同步的脉冲信号(信号源一般在后面板的Pulse Video端口输出)。

本例假设延迟是150ms。

为了演示效果好,Pulse Period要大于延迟2倍以上,本例要大于150*2,例如设为1S,Pulse Width=100us(可以根据实际情况调节)


如何验证信道时延



频谱仪:Span=0, RBW最大,Sweep Time=1S或更大,触发=External。

触发:使用BNC电缆连接信号源后面板的Pulse Video输出口到频谱仪的外部触发输入口。

射频连接:信号源RF输出->信道模拟器->频谱仪

这时会在频谱仪上看到,在150ms的位置出现宽度为100us脉冲(由于脉冲周期是1S,频谱仪扫描也是1S,下一个脉冲就显示不出来了),证明RF信号被延迟了150ms。




信号源-分路器-信道模拟器-合路器-频谱仪方法


前提条件----信号源无需配备脉冲调制功能,只要有2个合路器。

连接方式如图:


如何验证信道时延



信道模拟器设置大时延,例如150ms,

输入尽量小,例如-30dBm,

输出尽量大,例如-20dBm, 时延通道一定要有增益,而且尽量大(注意,设置通道时,最好通过频谱仪观察一下,增益过大的时候,可能会自激,此时可以略微调低输出)。


如何验证信道时延


频谱仪:Span=0, RBW最大,Sweep Time=200ms或更大,触发=video或者Power,

关键:调节触发电平,本例中至少小于输入值-30dBm,例如-38dBm,具体要现场微调。

操作:手动点击信号源的射频输出,可以来回多次。

原理解释:触发电平低,即可用直通路径的小信号触发频谱仪,开始测量。由于延迟通道的功率比直通高10dB,所以在150ms的时候会发现信号明显抬高约10dB。证明RF信号被延迟了150ms。



如何验证信道时延



注意:有时候有可能是相位抵消原因,抬升不明显,可以采用更换延迟值,再切回,反复几次,就能够解决,理论上只要延迟路比直通路高10dB以上,即使相位差180°,抵消比较微小,可以忽略。