相鄰通道功率(ACP)量測，可量測元件的非線性特質，並指出相鄰通道中出現的頻譜再生(Spectral Regrowth)總量。本文將介紹ACP量測方式，以及如何針對量測速度、重測穩定度以及動態範圍進行最佳化，同時還會說明可讓此項量測的結果達到最快速、重測穩定度最高的各種最新技術。
相鄰通道功率量測降低干擾情形
ACP量測已行之有年，原本的ACP量測是用於窄頻類比調變訊號，量測的是上通道與下通道對總發射功率的比率。其中總發射功率是定義為載波再加上上通道與下通道的大部分功率。今日，此項量測則是定義為一個或多個上下間隔的功率對通道頻寬上總載波功率的比率。
蜂巢式通訊系統藉由執行ACP量測來確保擴散到相鄰通道的功率，控制在一定限度以下，進而確保相鄰通道中的訊噪比(SNR)，不會干擾該通道的通訊。蜂巢式通訊的各種標準如寬頻分碼多重存取(WCDMA)、CDMA2000和長程演進計畫(LTE)，皆有其量測方式和邊限值的定義。大部分的新型頻譜分析儀針對各種標準都預先定義了設定值，如此便可以進行快速的量測設定。
在窄頻類比調變訊號中，出現在本地振盪器(LO)內的相位雜訊會決定在相鄰通道中出現的功率。現在隨著寬頻訊號的導入，相鄰通道功率由好幾個因素所組成，包括系統的相位雜訊、互調失真和雜訊底線。同樣地，這些因素會影響一台頻譜分析儀在量測時可以達到的ACP動態範圍。
ACP量測結果可用公式1簡單表示，Padj為相鄰通道的功率，而Pch為通道功率。
...........................公式1
圖1是安捷倫(Agilent)N9020A MXA訊號分析儀對一個WCDMA訊號執行ACLR量測的螢幕畫面。ACLR量測定義為相鄰和相間通道對載波(以3.84MHz頻寬進行量測)的相對功率。相鄰和相間通道到載波的間距分別為5MHz和10MHz。通道功率會採用功率加總法進行計算，如公式2所示，其中通道中的每個軌跡點(dBm)會轉換為毫瓦(mW)然後以適當的積分參數加總在一起。
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| 圖1 相鄰和相間通道之WCDMA ACLR量測 |
............................公式2
接著，會進行功率補償以便處理WCDMA中所使用的根餘弦(Root-raised Cosine)濾波。
動態範圍最佳化 分析儀設定考量多
在寬頻訊號中，相鄰和相間通道的頻譜再生，主要是由同調和非同調失真乘積所組成。同調乘積通常由待測物中所產生的第3和第5階非線性失真乘積組成。非同調乘積在本質上就類似雜訊，來自系統中本地振盪器伴隨的相位雜訊和元件的雜訊底線。
頻譜分析儀並無法去除頻譜再生現象，然而儀器的設定值會大大影響產生的總失真。頻譜分析儀內部產生的第3和第5階失真乘積是混頻器位準的函數，而混頻器位準可以利用公式3計算出來。
....................................................................公式3
加大內部或外部衰減會降低混頻器位準，進而降低頻譜分析儀內部產生的同調失真乘積。加大衰減會產生一種不良影響，就是會拉升頻譜分析儀的雜訊底線。這就是為何在ACP量測中要針對動態範圍進行最佳化會非常困難的原因。
在嘗試為頻譜分析儀選擇最佳設定值之前，必須先了解與各種失真乘積相關的動態特性。第3階失真乘積主要會出現在相鄰通道中，而第5階乘積則主要出現在相間通道中。當混頻器位準由於加大衰減而降低時，第5階失真乘積的下降會比第3階乘積快很多(5:1相對於3:1)。這會導致在相間通道中同調失真乘積快速降到頻譜分析儀的雜訊底線，而在相鄰通道中第3階失真乘積則仍在雜訊底線之上。加大衰減目前在相間通道會對ACP特性產生負面影響，拉升了雜訊底線。
權衡取捨之後，要降低相鄰通道中的同調失真卻又不損及相間通道的動態範圍，最好的方法就是採用雜訊修正或雜訊底線延伸功能。首先，先加大衰減以在相鄰通道中降低內部產生的失真乘積，直到加大衰減時ACP量測結果不會改變的點位。在此衰減程度時，可以確認量測到的是待測物在相鄰通道的ACP特性。然後，採用雜訊修正或雜訊底線延伸，以便降低會出現在相間通道中的非同調雜訊(來自頻譜分析儀的雜訊底線)。
若相位雜訊是限制因素，大部分的新型頻譜分析儀可以在量測如Tetra這樣的標準時(其相位雜訊會左右量測結果)，對近端或遠端偏移相位雜訊進行最佳化。
了解量測不確定性
如同大多數的非線性失真量測，例如諧波、三階交互調變點(TOI)和二次諧波轉換(SHI)，必須特別留意內部產生的交互調變乘積不會抵銷待測物的失真乘積。當內部產生的失真乘積與待測物失真乘積幾乎有相同振幅但180度反相時，這就有可能會發生。如果發現稍微改變輸入衰減或輸入位準就能大幅改善ACP量測結果，這就是最有可能的原因。當待測物振幅和內部產生的失真乘積相等，量測的不確定性為+6dB至-∞。當頻譜分析儀失真乘積低於待測物失真乘積好幾個dB時，量測結果會得到最小的不確定性。在某些情況下，這可能會須要採用一台更高效能的頻譜分析儀來消除這些不確定性。
Agilent X系列訊號分析儀具備一種內建的Adjust for Minimum Clip功能，啟用時可以根據輸入訊號位準自動設定混頻器位準。混頻器位準會進行最佳化以提供最佳動態範圍，避免產生過高的量測不確定性。
速度/重測穩定度間做取捨
在進行掃頻調諧ACP量測時，大多數的新型頻譜分析儀採用均值或rms檢波器來量測通道功率。其變異數可由下面的公式4得出。其中，而tacquisition為
頻譜分析儀的掃頻時間。
........................公式4
在大部分的情況下，通道頻寬、解析頻寬(RBW)和頻距是固定的，會依據量測所採用的ACP標準來決定。若需要重測穩定度更高的量測結果，則須要增加掃頻時間。這對總量測時間會有負面的影響。
設定快速功率選項
Agilent X系列訊號分析儀提供一種快速功率(Fast Power)選項，可以快速執行各種功率量測，例如通道功率、相鄰通道功率、占用頻寬和X-dB量測(FP2選項)。首先，功率量測會透過現場可編程閘陣列(FPGA)程式碼執行即時重疊快速傅立葉轉換(FFT)運算，以便進行硬體加速。每個快速傅立葉轉換的結果經由rms平均以提供即時頻譜，其功率結果是透過運算得來。此為一種只能用SCPI指令啟用的功能，可讓使用者在硬體中直接執行像是ACP量測。
舉例來說，可以在進行誤差向量幅度(EVM)量測時透過程式取得WCDMA ACLR量測結果。如此可達到3毫秒(ms)的總量測時間以及1毫秒的擷取時間。
快速功率的方式可提升重測穩定度，因為所有通道會在一個更寬的頻寬中同步進行量測。舉例來說，可以計算圖1中掃頻ACLR量測的重測穩定度。量測設定採用3毫秒的掃頻時間、100kHz的解析頻寬以及3.84MHz的通道頻寬、25MHz的頻距。完成此種掃頻量測需13毫秒的總量測時間。可利用公式4計算此掃頻量測的重測穩定度。
現在可以比較快速功率法(使用1毫秒的擷取時間及3毫秒的總量測時間)和掃頻範例的重測穩定度與量測時間。針對快速功率，可以利用公式5得出NBW：
NBWFFT=ChannelBW ...............................公式5
因此，快速功率的重測穩定度為：
所以總結來說，採用快速功率時，快速功率ACLR量測可比掃頻量測快四倍，同時可提升重測穩定度九倍。
圖2顯示出掃頻調諧和快速功率ACP量測在不同擷取時間下的各種重測穩定度數值。上方斜線和下方斜線是由公式4得出的理論結果值。
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| 圖2 掃頻調諧與快速功率重測穩定度對比圖(一般的解析頻寬對通道頻寬比) |
由於採用狹窄頻寬的類比中頻(IF)濾波器，掃頻調諧量測總是可以提供更高的動態範圍。此種狹窄中頻頻寬濾波器相較於一次量測整個頻寬(如同快速功率的例子)會提供低很多的峰值功率，這可在類比數位轉換器(ADC)觀察到。假如動態範圍是主要需求，則應採用掃頻調諧ACP量測。假如需要的是自動化測試環境中的量測速度和重測穩定度，最大動態範圍並非決定性因素，那麼Agilent X系列訊號分析儀的快速功率選項會遠優於其他量測方式。
(本文作者任職於安捷倫)