技术文章 | 峰值功率计在Wi-Fi 6 &7 设备功率测试中的应用

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

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