בשעה שהספקטרום האלקטרו-מגנטי הופך ליותר ויותר עמוס, הרגולטורים מתמקדים ביישום התקנות הקיימות ובקביעת תקנות חדשות אשר יבטיחו שמערכות תקשורת ואיתור שידורי רדיו יוסיפו להיות מבצעיות. בסביבה זו, ניטור שידורים כוזבים (spurious emissions) של מערכות בשלבי התכנון, בדיקת האב-טיפוס ותהליך הייצור הוא בעל חשיבות ראשונה במעלה. K&L Microwave והחברה-האחות Dow-Key Microwave פיתחו שורה של מוצרים הנועדים להפוך את הבדיקות הללו ליותר מדויקות ויעילות. דיפלקסרים (diplexers) מעבירי-פס וחוסמי-פס (bandpass/bandstop – BP/BS) ומעבירים תדרים נמוכים וגבוהים (lowpass/highpass – LP/HP) העונים למפרטי אפנון הדדי פסיבי (Passive Intermodulation – PIM) מהווים אבני בניה מהותיות של ארכיטקטורות מערכות בדיקה חדשניות. על-ידי שילוב של מסננים אלה עם מטריצות מיתוג של Dow-Key, ניתן לבנות מערכת בדיקה אוטומטית ייחודית המסוגלת לכסות מגוון רחב של תחומי-תדר. מערכות בדיקה מסוג זה ניתנות להרחבה נוספת כדי לענות להזרקת אותות מפריעים, ניטור כניסת ויציאת (ports) ודרישות עתידיות אחרות של הלקוחות.
איור 1 ניטור PIM רחב-פס
איור 2 תצורות מערכת במוד החזרה (reflection mode)
ככלל, דיפלקסרים משמשים להפרדת שני תחומי תדר חברת K&L Microwave תכננה סדרה של דיפלקסרים BP/BS בעלי High Q גבוה כדי לבצע תפקיד זה. תכנון הדיפלקסר כולל מסנן מעביר-פס אחר וחוסם-פס אחד החולקים כניסה משותפת. לשני המסננים תדר מרכזי שווה ורוחבי-פס שווים או מאוד דומים במטרה לבצע שני תפקידים חשובים במהלך הבדיקה. ראשית, סידור זה מספק התאמה רחבת-פס בכניסה המשותפת, וממקסמת את הביצועים של ההתקן הנבדק (DUT). שנית, שני המסננים מפרידים את הגל הנושא היסודי מכל השידורים הכוזבים העלולים להיווצר על-ידי ה-DUT. ה-DUT מחובר לכניסה המשותפת של הדיפלקסר ואפשר לסיים את פתחת המעביר-פס או להשתמש בה כדי לבדוק את המוצא של התדר היסודי של ה-DUT. כניסת החוסם-פס מחוברת למפענח תדרים (Spectrum Analayzer) כדי למדוד את השידורים הכוזבים (spurious emissions) המופקים על-ידי ה-DUT. מסננים חוסמי-פס בעלי High Q גבוה, מופעלים מחדש, מטבעם, בתדר מרכזי של בערך כפליים; לכן לא ניתן להשתמש בדיפלקסר BP/BS לבדיקת שידורים כוזבים מעבר לנקודה זו. לשם מדידת תדרים אלה, דרוש דיפלקסר LP/HP.
איור 3 תצורות מוד-עובר של מערכת
איור 4 מערכות בדיקת שידור רחב-פס
K&L Microwave תכננה דיפלקסרים LP/HP בעלי הצטלבויות (crossovers) שימושיות עבור רוב התחומים הסלולריים. על-ידי חיבור ה-DUT לכניסה המשותפת, כמו במקרה של הדיפלקסר BP/BS, השידורים המאוד רחוקים מהתחום ניתנים למדידה בכניסת המעביר- גבוהים. דילפקסרים אלה מכילים מסננים מעבירי-גבוהים המגיעים עד כדי 13 גיגה-הרץ כדי לכסות את כל התקנות הידועות המתייחסות לשידורים כוזבים סלולריים. כדי לפשט את המדידות, ניתן לחבר בקסקדה את הדיפלקסר LP/HP עם דיפלקסר BP/BS. במקרה זה, הכניסה המעבירה נמוכים של הדיפלקסר LP/HP מחוברת לכניסה המשותפת של הדיפלקסר BP/BS, כמתואר באיור 1.
כאשר מחברים בקסקדה את שני הדיפלקסרים ביחד לצורכי בדיקה, הלקוח יבחר דיפלקסר LP/HP בעל הצטלבות מעט מתחת לכפליים התדר המרכזי של הדיפלקסר BP/BS. לאחר הרכבתו, ה-DUT מחובר לכניסה המשותפת הפתוחה, ואפשר לסיים את הכניסה המעבירה-פס ולבצע מדידות תדרים כוזבים בכניסות החוסם-פס ומעביר-גבוהים, כמו באיור 1. בדרך זו, ניתן לקבוע במדויק את השידורים הכוזבים של התקן. כמובן, חשוב ביותר שהמסננים המשמשים בבדיקה לא יגרמו לקריאות לא נכונות. במקרים שגלים נושאים מרובים בהספק גבוה משודרים על-ידי ה-DUT, יש להתחשב ב-PIM שעשוי להיות מופק על-ידי המסננים.
כדי לספק את הפיתרון היעיל ביותר, תוך ריבוב הביצועים, K&L Microwave מציעה דיפלקסרים BP/BS ו-LP/HP עבור התחומים המעניינים בשלוש גרסאות. לכל אחת מהגרסאות רמה מובטחת של ביצועי PIM המאפשרת ללקוחות לבחור את המסננים המתאימים ביותר לצרכיהם העכשיויים. למספר הסידורי של החלק ולאופציה בעלת העלות הנמוכה ביותר יש PIM מובטח של -100dBc כאשר מחברים אותה לשני צלילי מבוא של +43dBm. עבור מצבים בהם דרושים ביצועי PIM מעט טובים יותר, מוסיפים “-1” בסוף המספר הסידורי, המסמל PIM של -130dBc בהספקי המבוא המצוינים לעיל. עבור דרישות הבדיקה המחמירות ביותר, הגרסאות “-2” מבטיחות למלא אחר PIM של -156dBc באותם הספקי מבוא. לדוגמה, שלוש הגרסאות של BP/BS GSM900 הן WSD-00491, WSD-00491-1 ו-WSD-00491-2.
בנוסף לבדיקת משדרי OEM כמצוין לעיל, ניתן להשתמש בדיפלקסרים אלה לשם בדיקת התקנים פסיביים עצמאיים על ביצועי ה-PIM שלהם. במקרים של פריטים עצמאיים, קיימות שתי אופציות של תצורה המאפשרות שימוש בציוד מעבדתי זמין כדי לבדוק את ביצועי ה-PIM של החלקים. ניתן לבצע מדידות על-ידי מוד החזרה או מוד עובר (through mode); ראה איורים 2 ו-3. עם מערכת בתצורה כמתואר, ביצועי ה-PIM של DUT פסיבי ניתנים למדידה בכל תדר הנתמך על-ידי הציוד הקיים. בגישה זו הרכישה של ציוד יקר המסוגל למדוד ביצועי PIM רק בתחום תדרים אחד הופכת למיותרת.
לבסוף, על-ידי ניצול המומחיות בבניית מטריצות של חברת Dow-Key Microwave, ניתן לשלב מסננים אלה במערכת המאפשרת בדיקה של תפקודים מרובים בתחומי תדר רבים. בדיקת PIM ניתנת לביצוע בעזרת מגברים רחבי-פס, משלבים (combiners) ונתחי ספקטרום. ביישומים בהם ביצועי ה-PIM אינם כה מחמירים, דוגמת בדיקת מכלולי שבבים סלולריים, ניתן לערוך מדידות כוזבות (spurious emissions) מחוץ-לתחום וניתן לספק כניסות צמודות כדי לאפשר הזרקת אותות מפריעים לשם בדיקת הביצועים בתנאי סביבה קשים. ניתן לתכנן פתרונות בדיקה עפ”י דרישות הלקוח כדי לענות לדרישות המדויקות של בדיקה מעבדתית של אב-טיפוס או לבדיקת ביצועים של החומרה בשלב הייצור. איור 4 מראה התקנות טיפוסיות עבור יישומי ה-PIM והאותות הנמוכים כאחד. נוחות הכיול היא יתרון נוסף הטמון במערכות בדיקה הממומשות בדרך זו.
Dow-Key Microwave ו-K&L Microwave מספקות פתרונות בדיקה יעילים התואמים את הצרכים המיוחדים של כל לקוח.
מאת: איתן ריאחי, אלינה הנדסת אלקטרוניקה בע”מ.
