I princip finns det tre sätt man kan använda för att skapa ett testsystem för Mimo: koppla ihop och synkronisera vanliga standardinstrument, använd flerkanaliga instrument avsedda för just Mimo och så finns det flerkanaliga PXI-baserade kortsystem.

En vattendelare är hur som helst om kanalerna i testsystemet ska vara faskoherenta, om faserna i de olika kanalerna ska vara låsta till varandra.

– Kravet på faskoherens kommer mer och mer. Här i Norden är det är de stora telekomföretagen som driver på men tittar man på wlan så händer samma sak där, säger Andreas Gustavsson på National Instruments.

I Sverige är det relativt vanligt att kunderna frågar efter koherenta signalkällor. Däremot är behovet analysatorsidan inte lika stort i dagsläget.

Men allt häger såklart ihop med vad det är man vill testa.

– Ska man göra en riktad antennlob krävs en noggrannhet på några grader på fasen. Pratar man istället spatiell multiplexe­ring går det att använda två spektrumanalysatorer som synkroniseras med en 10 MHz signal, säger Jan Sjögren på Agilent.

Antennloben formas genom att signalen matas med en lämplig fasförskjutning till de olika antennelementen. Och vill man vara säker på att det blir rätt måste man såklart ha faskoherenta kanaler i signalanalysatorn.

Det kan man till exempel få med Agilents halvårsgamla analysator N7109A som kommer med två, fyra eller åtta kanaler. Ett annat alternativ är National Instruments PXI-lösning PXIe-5663 och ytterligare en lösning är Advantests tvåkanaliga signalanalysator U3800.

Utvecklad för signalspaning
Den senare saknar dock demodulator och passar därför bäst när man är ute efter råprestanda eller sysslar med radar- och antennmätningar.

Agilents signalanalysator N7109A är ursprungligen utvecklad för den amerikanska militären som behövde ett instrument för signalspaning. I den versionen har instrumentet upp till 21 kanaler, i den civila stannar det på åtta. Även om det inte syns på framsidan är instrumentet PXI-baserat, precis som National Instruments konkurrerande lösning PXIe-5663.

– Behöver du en signalanalysator köper du ett LO-kort, en downconverter och en digitizer. Behöver du fler kanaler köper du till fler digitizer- och downconverterkort. Alla våra rf-produker går att koppla ihop så här, säger Andreas Gustavsson på National Instruments.

För att få faskoherens måste man ta klockan från LO-kortet och ansluta den till alla downconverterkorten. På motsvarande sätt måste klockan på alla AD-korten synkroniseras. Men eftersom korten är förberedda med in och utgångar är det en rättfram uppgift.

– I ett av övningsexempel som vi satte ihop nyligen körde vi med 8x8 Mimo, men det är mest forskare som har så avancerade system.

Den noggrannhet i fas och amplitud man får som standard räcker i de flesta fall, enligt And­reas Gustavsson. Behövs absolut topprestanda går det att kalibrera systemet och pressa ner fasfelet från 20–25 ps till cirka 5 ps.

– Men det finns ingen stor efterfrågan på att mäta så noggrant.

Noggrannheten i Agilents produkt ligger även den på ett fåtal grader i fasen och några tiondels decibel när det gäller amplituden. Överhörningen mellan kanalerna är bättre än –70 dB.

– Vi har en speciell kalibreringsteknik där man mäter kanalerna relativt varandra. Det skapar en komplex korrelationsvektor som ger en i det närmaste perfekt matchning i kalibreringsögonblicket, säger Jan Sjögren.

En betydligt enklare lösning är att koppla ihop två eller flera enkanalig instrument. Men vad händer egentligen om man synkroniserar med en 10 MHz-klocka?

– Det är inte samma sak som fassynkronisering. De som håller på med Mimo vet det men jag har kunder som behöver faskoherenta signaler och som gör på det viset, säger Andreas Tenggren på Anritsu.

Gemensam klocka och LO
Håller man till i lägre frekvenser runt 100 MHz kan det se bra ut men skruvar man upp frekvensen till ett par gigahertz blir bilden en annan. Ska signalerna vara faskoherenta krävs förutom synkronisering av klockan även att instrumenten delar lokaloscillator och pratar man signalgenerering är det bra med en gemensam trigger så signalerna verkligen startar samtidigt.

– Det är lätt att få problem med sladdar och temperaturdrift när man kopplar ihop flera instrument och då åker fasen, säger Andreas Tenggren.

Anritsu har under våren släppt en signalgenerator som går att få med två faslåsta kanaler, MG3710A. Behöver man ytterligare kanaler går det att koppla ihop upp till fyra instrument och använda ett av dem som master. Men, då får man hålla koll på sladdarna som behövs för att synkroniserar instrumenten liksom eventuell temperaturdrift.

SMU200A är motsvarande produkt från Rohde & Schwarz. Precis som för andra signalgeneratorer finns en mängd tilläggspaket för att generera signaler enligt olika mobilstandarder.

– Den har också inbyggd fadingmodulator på basbandet, säger Kristoffer Hermansson på Rohde & Schwarz.

Även om Agilent inte har något tvåkanaligt instrument går företagets signalgeneratorer i bland annat MXG-familjen att synkronisera med gemensam lokaloscillator och klocka vilket ger en noggrannhet på några grader i fasen och en noggrannhet på några tiondels decibel i amplituden.

För alla lösningar gäller att mätningarna inte blir bättre än vad kablar och kontakter tillåter. För frekvenser på några gigahertz förändras fasen snabbt om kontakterna inte är dragna med rätt moment eller om man vidrör kablar som inte håller tillräckligt hög kvalitet.

Men vanligast idag är trots allt icke faskoherenta mätningar där man i det enklaste fallet kan använda en spektrumanalysator eller radiotestare och mäta på en av kanalerna i taget. Har man mer bråttom eller vill se båda kanalerna samtidigt kan man ta två spektrumanalysatorer och synkronisera dem med en 10 MHz signal.

– Det beror också var i kedjan man mäter, om det handlar om utveckling eller produktion. När man håller på med utveckling har du ett större behov av faskoherens än i produktionen. Jag får också höra att tidskorreleringen sköts digitalt i basbandet och att man därför inte behöver faskoherenta instrument, säger Andreas Tenggren på Anritsu.

Dedicerat eller generellt?
I princip kan man också använda ett vassare oscilloskop för att titta på två, tre eller fyra kanaler. Frekvensområdet och den analoga bandbredden räcker mer än väl, likaså samplingshastigheten, för att klara signaler på några gigahertz. Däremot är dynamiken betydligt sämre, AD-omvandlarna har i praktiken färre än åtta bitar, och dessutom får man ingen faskoherens mellan kanalerna.

– Den ekonomiska vägen är att ha separata generatorer eller mottagare som man kopplar ihop. Då står de inte och dammar utan kan användas till annat än bara Mimo, säger Kristoffer Hermansson på Rohde & Schwarz.

Valmöjligheterna är som synes många och det finns betydligt fler instrument än vad som nämns i artikeln som kan användas för test av Mimosystem, inklusive National Instruments nya vektorsignaltransceiver.