EVM助射頻工程師排查出隱形雜散

EVM是什么？

在星座圖中，會(huì)有一個(gè)理想的點(diǎn)，然后還有一個(gè)實(shí)測的點(diǎn)。

就是一個(gè)是打算在哪，另一個(gè)是實(shí)際在哪。

再換句話說，就是一個(gè)是理想，一個(gè)是現(xiàn)實(shí)。

星座圖中的點(diǎn)，其與原點(diǎn)連接的矢量，所對應(yīng)的長度和角度，分別對應(yīng)信號(hào)的幅度和相位。

理想點(diǎn)與原點(diǎn)的連接，是一個(gè)參考的矢量。

實(shí)測點(diǎn)與原點(diǎn)的連接，是一個(gè)實(shí)測的矢量。

而理想點(diǎn)與原點(diǎn)的連接，就被稱為誤差矢量(error vector)。

和所有矢量一樣，誤差矢量有幅度，有方向。

在數(shù)字調(diào)制中，主要關(guān)注誤差矢量的幅度，不糾結(jié)方向。

因此，最重要的測量目標(biāo)，是誤差矢量的幅度，即EVM，全稱為error vector magnitude.

人都知道，理想與現(xiàn)實(shí)的差距越小越好。

所以，誤差矢量的幅度，也是越小越好。

那差別主要來自哪里呢？

一個(gè)來自幅度誤差(magnitude error)，也就是說接收到的矢量與參考的矢量相比，要么太長，要么太短。

一個(gè)來自相位誤差(phase error),也就是說接收到的矢量與參考的矢量相比，角度有差。

EVM大，則代表測量點(diǎn)和理想點(diǎn)之間的距離很大。

也就是說理想點(diǎn)A所對應(yīng)的測量點(diǎn)，可能與理想點(diǎn)B的位置更接近。

這樣，會(huì)導(dǎo)致接收端誤判的概率提高。

因此，減小EVM，是無線通信系統(tǒng)中的重要目標(biāo)之一。

對EVM造成影響的因素主要有哪些？

影響EVM的因素，可以分為四大類，分別為幅度影響，相位影響，I/Q不平衡，配置因素。

說到幅度影響。

首先，與幅度相關(guān)的因素，都可能會(huì)影響EVM。

比如說，信號(hào)太高，導(dǎo)致器件進(jìn)入非線性；或者信號(hào)太低，容易受噪聲影響，此時(shí)都會(huì)增加EVM。

比如說，外界干擾，或者系統(tǒng)內(nèi)的雜散，也會(huì)影響EVM。

比如說，相應(yīng)帶寬內(nèi)不平坦的頻率響應(yīng)，也可能增加EVM。

.......

說到相位影響。

也就是說，與相位相關(guān)的因素，都會(huì)可能影響EVM。

比如說，信號(hào)相噪的影響。我的理解是這樣的(歡迎批判)：本身相位調(diào)制是基于理想相位的，如果相位噪聲太高的話，理想相位本身就不理想了。

比如說，相位響應(yīng)隨頻率的變化而變化。我的理解是這樣的(歡迎批判)：可以理解為群時(shí)延隨著頻率的變化有抖動(dòng)，這樣的話，不同頻率的信號(hào)經(jīng)過時(shí)，其相位變化也會(huì)不一樣，導(dǎo)致EVM增加。

還有就是I/Q不平衡。

比如說增益不平衡，相位不平衡，直流饋通等。

說到配置因素。

就包括發(fā)端和收端，設(shè)置的匹配濾波器的類型或參數(shù)，符號(hào)率等設(shè)置的有差別。

EVM計(jì)算時(shí)的注意點(diǎn)

EVM計(jì)算時(shí)，會(huì)歸一化。

有兩種歸一化的方法，一種是用最大峰值功率來歸一化；另一種，是用RMS功率來歸一化。

在比較EVM時(shí)，需要保證使用同樣的歸一化方法。

EVM的單位可以是%，也可以是dB。

對于單位為%的EVM值，小的百分比值，表示更好的EVM。

對于單位為dB的EVM值，通常為負(fù)值，越負(fù)，EVM越好。

EVM在debug中的作用

重點(diǎn)來了哈！雖然說，我沒有用過這種方法來進(jìn)行過debug。

但是看上去，好像很好用的樣子。

首先，看看EVM隨時(shí)間變化的曲線的作用。

EVM是基于每個(gè)符號(hào)進(jìn)行計(jì)算的，也就是說，每個(gè)符號(hào)都會(huì)計(jì)算EVM。

因此，EVM可以繪制成時(shí)間的函數(shù)，也可以看成連續(xù)符號(hào)的函數(shù)。

比如如下圖，發(fā)送和接收符號(hào)率之間細(xì)微的差異，使得EVM隨時(shí)間變化的曲線呈現(xiàn)出一個(gè)V形曲線。

突發(fā)或者脈沖信號(hào)，在開始或結(jié)束的時(shí)候，由于各種放大器效應(yīng)或時(shí)序的影響，EVM可能會(huì)高點(diǎn)。

如果幅度隨時(shí)間變化，可能會(huì)使得幅度相對較高或者幅度相對較低的符號(hào)的EVM變大。

EVM也可以繪制成隨頻率的曲線。

EVM隨頻率變化的函數(shù)，是對上面的EVM隨時(shí)間變化的函數(shù)進(jìn)行FFT變換。

而這個(gè)曲線最有用的應(yīng)用，是可以發(fā)現(xiàn)帶內(nèi)的雜散信號(hào)或者干擾。

如下圖所示，藍(lán)色曲線為幅度譜，看不出任何有雜散信號(hào)。青色曲線為EVM譜，上面可以明顯的看到帶內(nèi)雜散性。

這是因?yàn)?，疊加有雜散信號(hào)的有用信號(hào)的EVM，只會(huì)在雜散頻率處變高。

還有EVM與功率之間的關(guān)系，即看EVM隨著輸入功率變化的函數(shù)。

如下圖所示，曲線為一個(gè)浴缸形狀的曲線。低輸入電平時(shí)，SNR較小，導(dǎo)致較高的EVM；高輸入電平時(shí)，器件進(jìn)入非線性，EVM也會(huì)惡化。

所以，這個(gè)EVM與功率的曲線，可以用來確定器件的最優(yōu)工作區(qū)域。

EVM隨功率以及頻率變化的曲線

在三維空間內(nèi)，繪制EVM隨功率和頻率變化的曲線，可以很容易的找出被測器件的隨頻率變化趨勢或者問題區(qū)域。

審核編輯：劉清