技术文章 | 峰值功率计在Wi-Fi 6 &7 设备功率测试中的应用
发布时间：2024-08-07 15:04:55 热度：395
8/07/2024，光纤在线讯，首先我们来了解下什么是Wi-Fi 6 & 7，Wi-Fi 7 是 新一代的Wi-Fi 标准。相对于上一代的Wi-Fi 6 /6E，带来了更快的数据传输速率。下面的表格总结了他们之间的主要区别：
发射设备功率测试：CCDF
对于数字调制信号，信号在时域的表现形式一般为类噪声信号，工程师往往用信号的峰值/均值功率比（峰均比 PAPR），也就是峰值因子（Crest Factor，以下简称CF），来评估信号的调制结果，及例如滤波器和放大器等关键器件的性能指标。CF可以在时域或者频域测量中得到。由于信号的峰值功率分布为随机性，所用测量设备的采样速率大小，会对测试结果有很大的影响。采样率越高，对应的时域分辨率越高，峰值功率的采样也就越准确。
图 1 Wi-Fi 信号功率峰均比
在研发中，工程师还常常关心不同幅度随时间的分布函数，称为CCDF（互补累计分布函数）。CCDF用来评估OFDM调制的多载波系统的峰值功率特性。下图是Wi-Fi 6信号的CCDF测量结果，横轴代表的是超过均值功率的dB值，纵坐标代表的是功率值出现的概率。
图 2 输入/输出双通道CCDF测量结果
CCDF和CF的测试，常用到频谱分析仪或者示波器。但对于像Wi-Fi这样频率高、带宽宽的信号，上述方法的测试成本太高。并且受限于频谱分析仪的中频采样率，以及实际应用中对多通道的并行测试要求（输入/输出功率监测，或者多天线设备的功率测量），因此采用高性价比的宽带峰值功率计，成为了研发和产线应用的首选。
时域脉冲参数测试
Wi-Fi信号的数据包采用时域slot发射模式，也就是脉冲调制波形。通过测量Wi-Fi的时域脉冲波形参数，可以验证数据包的传输时间，功率变化，波形失真等。对于Wi-Fi信号的时域脉冲参数测试，可以使用宽带峰值功率计测量。
常见的脉冲参数包括时间参数和功率参数，如下图所示的单脉冲包络的参数定义，这些参数特别对于研发阶段，对优化Wi-Fi发射单元器件特性，编码方式等都有重要的指导意义。安立公司在峰值功率计测量中，加入了脉冲参数自动测量功能，主要的脉冲参数测量结果以列表方式给出。
图 3脉冲参数定义
图4 MA244xxA 时域脉冲参数测量
由于发射机的发射功率会随着工作温度升高而降低。在评估Wi-Fi发射机多数据包发送的功率一致性，也采用时域脉冲功率测量，测量多个周期的相对发射功率变化。
安立的功率测量软件提供可视化的脉冲测量结果显示，并可自动测量多个脉冲周期的发射功率变化。如下图测试结果，功率测量软件自动检测到14个脉冲信号，并自动测量出这些脉冲信号功率和时间参数，从而分析发射机的发射功率一致性。
图 5 Wi-Fi数据包功率一致性测试
安立MA244xxA宽带峰值功率计
安立MA24406A/24408A系列宽带峰值功率计，具备宽带195MHz/165MHz VBW，以及高达10GS/s 的有效采样率（重复随机采样），达到了100ps的时间分辨率，使得峰值功率捕获效率更高，测试精度更高。特别适合Wi-Fi 6 ，以及Wi-Fi 7信号的功率测试。
图 6 MA244xxA系列宽带峰值功率计
峰值功率计的VBW带宽决定了功率测量的响应速度，即检波器的上升时间。对于幅度快速变化信号，VBW越大，功率测量精度越高。同样对于数字调制信号的峰均比以及CCDF测量，大VBW带宽能够保证测量结果的准确性。
MA244xxA采用USB接口和PC连接，在一台电脑上实现多通道的并行功率测试。从而实现研发，以及产线的多通道测试需求。MA244xxA配套功率分析软件，功能丰富，操作灵活。不仅具备脉冲的时域波形以及CCDF测量，同时支持脉冲识别和脉冲参数自动测量。
图7 MA244xxA Wi-Fi 6e， 80MHz BW 测试结果。时域功率，CF测量（上），CCDF测量（下）
图8 脉冲参数自动测量
MA244xxA 内部采样率为100MSa/s，而通过随机重复采样技术，采样率可以达到10GSa/s，对应的时间分辨率可达100ps，以及最快上升时间可达3ns （MA24406A）。
支持最多8通道扩展和同时测量，得益于100ps的超高时间分辨率，MA244xxA能够在通道间自动补时间延时，使得每个通道的时间测量参考点位置相同。
图 9 双通道间自动de-skew
选型指南
· 适合2.4GHz和5GHz频率场景
· 适合2.4GHz和5GHz 频率场景
· 适合非320MHz带宽应用场景
来源：安立通讯 作者：刘韬
关于安立
安立公司是一家拥有120多年历史的创新通信解决方案供应商。公司的测试和测量解决方案包括无线、光通信、微波/射频和数字仪器，支持了系统以及研发、制造、安装和维护的解决方案。安立还为通信产品和系统提供精密微波/射频元件、光器件和高速器件。安立通过增加用于网络监控和优化的多维服务保证解决方案为现有和下一代有线和无线通信系统以及服务供应商提供完整的解决方案。安立业务遍布 90 多个国家，拥有约4,000名员工。
发射设备功率测试：CCDF
对于数字调制信号，信号在时域的表现形式一般为类噪声信号，工程师往往用信号的峰值/均值功率比（峰均比 PAPR），也就是峰值因子（Crest Factor，以下简称CF），来评估信号的调制结果，及例如滤波器和放大器等关键器件的性能指标。CF可以在时域或者频域测量中得到。由于信号的峰值功率分布为随机性，所用测量设备的采样速率大小，会对测试结果有很大的影响。采样率越高，对应的时域分辨率越高，峰值功率的采样也就越准确。
图 1 Wi-Fi 信号功率峰均比
在研发中，工程师还常常关心不同幅度随时间的分布函数，称为CCDF（互补累计分布函数）。CCDF用来评估OFDM调制的多载波系统的峰值功率特性。下图是Wi-Fi 6信号的CCDF测量结果，横轴代表的是超过均值功率的dB值，纵坐标代表的是功率值出现的概率。
图 2 输入/输出双通道CCDF测量结果
CCDF和CF的测试，常用到频谱分析仪或者示波器。但对于像Wi-Fi这样频率高、带宽宽的信号，上述方法的测试成本太高。并且受限于频谱分析仪的中频采样率，以及实际应用中对多通道的并行测试要求（输入/输出功率监测，或者多天线设备的功率测量），因此采用高性价比的宽带峰值功率计，成为了研发和产线应用的首选。
时域脉冲参数测试
Wi-Fi信号的数据包采用时域slot发射模式，也就是脉冲调制波形。通过测量Wi-Fi的时域脉冲波形参数，可以验证数据包的传输时间，功率变化，波形失真等。对于Wi-Fi信号的时域脉冲参数测试，可以使用宽带峰值功率计测量。
常见的脉冲参数包括时间参数和功率参数，如下图所示的单脉冲包络的参数定义，这些参数特别对于研发阶段，对优化Wi-Fi发射单元器件特性，编码方式等都有重要的指导意义。安立公司在峰值功率计测量中，加入了脉冲参数自动测量功能，主要的脉冲参数测量结果以列表方式给出。
图 3脉冲参数定义
图4 MA244xxA 时域脉冲参数测量
由于发射机的发射功率会随着工作温度升高而降低。在评估Wi-Fi发射机多数据包发送的功率一致性，也采用时域脉冲功率测量，测量多个周期的相对发射功率变化。
安立的功率测量软件提供可视化的脉冲测量结果显示，并可自动测量多个脉冲周期的发射功率变化。如下图测试结果，功率测量软件自动检测到14个脉冲信号，并自动测量出这些脉冲信号功率和时间参数，从而分析发射机的发射功率一致性。
图 5 Wi-Fi数据包功率一致性测试
安立MA244xxA宽带峰值功率计
安立MA24406A/24408A系列宽带峰值功率计，具备宽带195MHz/165MHz VBW，以及高达10GS/s 的有效采样率（重复随机采样），达到了100ps的时间分辨率，使得峰值功率捕获效率更高，测试精度更高。特别适合Wi-Fi 6 ，以及Wi-Fi 7信号的功率测试。
图 6 MA244xxA系列宽带峰值功率计
峰值功率计的VBW带宽决定了功率测量的响应速度，即检波器的上升时间。对于幅度快速变化信号，VBW越大，功率测量精度越高。同样对于数字调制信号的峰均比以及CCDF测量，大VBW带宽能够保证测量结果的准确性。
MA244xxA采用USB接口和PC连接，在一台电脑上实现多通道的并行功率测试。从而实现研发，以及产线的多通道测试需求。MA244xxA配套功率分析软件，功能丰富，操作灵活。不仅具备脉冲的时域波形以及CCDF测量，同时支持脉冲识别和脉冲参数自动测量。
图7 MA244xxA Wi-Fi 6e， 80MHz BW 测试结果。时域功率，CF测量（上），CCDF测量（下）
图8 脉冲参数自动测量
MA244xxA 内部采样率为100MSa/s，而通过随机重复采样技术，采样率可以达到10GSa/s，对应的时间分辨率可达100ps，以及最快上升时间可达3ns （MA24406A）。
支持最多8通道扩展和同时测量，得益于100ps的超高时间分辨率，MA244xxA能够在通道间自动补时间延时，使得每个通道的时间测量参考点位置相同。
图 9 双通道间自动de-skew
选型指南
· 适合2.4GHz和5GHz频率场景
· 适合2.4GHz和5GHz 频率场景
· 适合非320MHz带宽应用场景
来源：安立通讯 作者：刘韬
关于安立
安立公司是一家拥有120多年历史的创新通信解决方案供应商。公司的测试和测量解决方案包括无线、光通信、微波/射频和数字仪器，支持了系统以及研发、制造、安装和维护的解决方案。安立还为通信产品和系统提供精密微波/射频元件、光器件和高速器件。安立通过增加用于网络监控和优化的多维服务保证解决方案为现有和下一代有线和无线通信系统以及服务供应商提供完整的解决方案。安立业务遍布 90 多个国家，拥有约4,000名员工。
