PA의 compression과 analyzer overload를 어떻게 구분할까?

장비별 책임

N5182B stimulus → input coupler → PA → output coupler / load
                      ↓ Pin sensor     ↓ attenuator → N9020B
                         N6705C/N6752A → VDD / IDD

• SG — frequency, waveform, average drive, PAPR와 trigger를 만든다.
• Input/output power sensor — calibrated forward power 또는 accepted/delivered convention의 근거를 준다.
• N9020B — spectrum, channel power, OBW, ACP/ACLR, harmonic·spur와 IQ/demod result를 준다.
• PSU — V, I, protection state와 DC power를 준다.

SA 하나로 PA gain, PAE와 EVM을 모두 얻었다고 쓰지 않는다. Gain에는 Pin 기준면, PAE에는 RF input/output과 DC power, EVM에는 IQ demodulation reference와 measurement application이 필요하다.

같은 spectrum에서 읽는 KPI도 계산 window가 다르다

1. Station reference plane과 working limit

PA output connector를 DUT plane으로 정하고 N9020B RF INPUT까지의 signed path loss를 frequency별로 측정한다. Coupler coupled port, cable, pad, filter와 DC block을 포함한다. Correction으로 화면 값을 올려도 connector damage 판단은 correction 전 physical input으로 한다.

1. SG RF OFF, PSU output OFF, PA discharge를 확인한다.
2. 예상 maximum PA average·peak와 output transient를 적는다.
3. Coupler·pad·cable의 frequency response, directivity와 power rating을 확인한다.
4. N9020B connector worst-case를 계산하고 station limit 아래인지 검증한다.
5. Preamp OFF, 30–40 dB internal attenuation과 충분한 reference headroom으로 시작한다.
6. PSU limit·OVP/OCP와 bias sequence를 설정하고 quiescent current를 확인한다.
7. SG를 minimum drive에서 켜고 sensor와 SA가 같은 방향으로 증가하는지 확인한다.

2. Analyzer compression을 찾는 attenuation step test

같은 PA state에서 N9020B internal attenuation을 A와 A+10 dB로 바꿔 두 번 acquire한다. Analyzer amplitude correction이 정상이라면 DUT carrier와 실제 DUT spur의 DUT-plane 값은 uncertainty 안에서 유지되어야 한다.

Reference level만 바꾼 화면 비교보다 internal attenuation step이 더 직접적인 mixer-level 실험이다. 단, auto attenuation과 auto range를 끄고 actual query-back을 저장해야 한다.

3. Output power와 compression sweep

각 Pin step마다 다음을 같은 test-point ID로 저장한다.

• SG setpoint, waveform ID, sample rate, PAPR, RF state
• Input sensor raw/corrected Pin과 reference plane
• N9020B channel power, path correction, attenuation/preamp/RBW와 overload
• Output sensor가 있으면 raw/corrected Pout cross-check
• PSU V/I, CV/CC/protection state와 temperature
• Gain, small-signal gain reference와 compression delta
• Dwell time, trigger index와 모든 error queue

Source 자체가 compression 또는 unlevel이면 PA P1dB처럼 보일 수 있다. DUT input sensor가 실제 Pin을 추적하는지 확인한다. N9020B channel power가 sensor Pout과 다르면 integration bandwidth, crest factor response, path correction와 analyzer overload를 먼저 비교한다.

4. OFDM 계열 ACLR·OBW

ABOR
INST:SEL SA
CONF:CHP
CHP:FREQ:CENT 3.5 GHZ
# carrier integration BW 설정
INIT:CONT OFF
INIT:IMM
*OPC?
FETC:CHP?

ABOR
CONF:OBW
OBW:FREQ:CENT 3.5 GHZ
OBW:PPOW 99
INIT:IMM
*OPC?
FETC:OBW?

ABOR
CONF:ACP
ACP:FREQ:CENT 3.5 GHZ
# main BW, adjacent offset·BW·state를 표준/시험계획에서 명시
INIT:IMM
*OPC?
FETC:ACP?
SYST:ERR?

ACLR은 dBc 상대 결과와 dBm absolute adjacent power를 둘 다 저장하면 해석이 쉬워진다. Main power가 compression으로 줄어도 adjacent absolute power가 증가할 수 있고, ratio 하나만 보면 원인을 놓칠 수 있다.

5. Harmonic과 wide-span spur

1. Fundamental에서 safe level과 path correction을 검증한다.
2. 2fc, 3fc가 N9020B-526의 26.5 GHz 범위 안인지 확인한다.
3. Wide-span discovery를 수행하되 expected harmonic마다 narrow span·RBW로 다시 측정한다.
4. Fundamental이 analyzer 내부에서 harmonic을 만들지 않도록 attenuation step과 필요 시 external notch/high-pass filter를 사용한다.
5. Filter insertion loss와 harmonic frequency의 path correction을 각각 적용한다.
6. Max hold dwell, detector, RBW와 search range를 기록한다.

Carrier frequency가 15 GHz면 second harmonic은 30 GHz이므로 이 26.5 GHz 프로필로 직접 측정할 수 없다. 화면 start/stop 숫자가 아니라 installed frequency option이 물리 한계다.

6. SEM과 EVM은 basic trace의 다른 이름이 아니다

• SEM은 standard-specific offset segment, RBW, detector와 absolute/relative limit을 사용하는 mask measurement다. Release, band, channel BW, device type와 application version을 고정한다.
• EVM은 coherent IQ를 known reference constellation과 비교한다. Center error, analysis BW, trigger/sync, equalizer, pilot/reference configuration과 analyzer residual EVM이 필요하다.
• Basic swept trace의 marker를 mask와 비교해 SEM이라고 저장하거나, spectrum 모양만 보고 EVM을 추정하지 않는다.

B1X 160 MHz는 100 MHz NR carrier를 한 번에 capture할 수 있는 headroom을 제공하지만, 필요한 guard·filter transition과 measurement application configuration이 자동으로 맞는다는 뜻은 아니다.

P_DUT(f)=P_SA(f)+L_path(f)

G(Pin)=Pout−Pin;   C(Pin)=G_small−G(Pin)

ACLR_upper=10log₁₀(P_main/P_adj,upper)

Hₙ(dBc)=P(nf_c,dBm)−P(f_c,dBm)

PAE=100·(Pout−Pin)/Pdc

DUT distortion과 analyzer distortion의 scaling

Input attenuation을 10 dB 늘리면 analyzer mixer의 carrier가 약 10 dB 줄어든다. Analyzer 내부 second-order product는 이상적으로 더 빠르게, third-order product는 그보다 더 빠르게 줄 수 있다. Display correction 뒤 DUT carrier가 유지되는데 distortion만 변하면 analyzer-generated component의 강한 증거다. 실제 slope는 mixer, IF/ADC, noise와 correction에 의해 이상적인 정수 배수가 아닐 수 있으므로 여러 attenuation point를 사용한다.

PA 자동화의 종료 조건

다음 중 하나라도 발생하면 SG RF를 먼저 끄고 bias safe-down sequence로 간다.

• N9020B connector/mixer/ADC limit 또는 overload
• Sensor overrange·damage guard 접근
• PSU CC entry, OVP/OCP/temperature trip
• SG unlevel 또는 waveform/ARB error
• Gain이 예상보다 급격히 감소하거나 Pout가 station limit 접근
• Error queue nonzero, timeout, trigger miss 또는 data length mismatch

Software cleanup은 통신이 살아 있을 때만 실행될 수 있다. Hardware RF switch, attenuator, remote inhibit, fuse/interlock와 DUT-specific bias sequencing을 별도로 둔다.

완료 전 자기 설명

1. Attenuation step test에서 carrier는 유지되고 spur만 줄면 무엇을 의심해야 하는가?
2. Marker peak와 channel power가 PA Pout에서 다른 이유는 무엇인가?
3. ACLR ratio와 adjacent absolute power를 함께 저장하면 compression 해석이 왜 쉬워지는가?
4. SEM·EVM을 basic swept trace에서 직접 얻었다고 쓰면 안 되는 이유는 무엇인가?
5. N9020B만으로 gain·PAE를 완성할 수 없는 이유는 무엇인가?
6. 화면 span 밖의 fundamental·harmonic이 analyzer 결과를 왜 망칠 수 있는가?

이 교육 모델은 실제 compliance 판정, N9020B residual distortion, path calibration, PA safe operating area 또는 station interlock를 대신하지 않는다.