在無線通信設備中，由功率放大器造成的相位和幅值失真對通信質量有著直接的影響。在最新的通信系統協議中，分析功率放大器性能最重要的測量就是測量誤差矢量幅值，即EVM。它衡量的是調制的精度，即功率放大器傳輸由不同相位和幅值的射頻信號表示的信息的優劣。通過EVM測量能夠觀察到通信鏈路內部的情況，是衡量發射器性能的關鍵。在接收器一側，EVM衡量的是接收器解調傳輸信號的優劣。

隨著各種現有的和新的信號協議與調制方法應用于新興的無線通信標準，新一代射頻測試儀器需要采用包括軟件無限電（SDR）在內的新型數字架構實現方案去測試新的信號傳輸機制。新的儀器必須具有產生和分析多種類型調制信號的靈活性，必須能夠在這些調制類型之間進行快速切換。因此，新的射頻儀器必須能夠快速而精確地測量多種不同調制格式的EVM 指標。本文我們將分析這些新型儀器是如何精確測量EVM，從而對射頻放大器性能進行充分的特征分析。

射頻功率放大器

給出了一個簡化的通信系統，其中輸入信號可以是語音或者數據。現代的大部分系統都把所有的模擬信號進行了數字化處理， 因此該通信系統實際上是全數字的。

功率放大器是信號發射器的最后一級。這里任何幅值或相位失真都會直接影響整個系統的通信質量。

為了實現最佳的性能，功率放大器通常盡可能地工作在最大的線性功率輸出下。 在最大的線性輸出功率之上是增益壓縮區， 當功率放大器進入此壓縮區時，就會出現幅值和相位失真現象。諸如OFDM之類的調制方法能夠產生具有較高峰-均比的信號。這會迫使設計者“補償”功率放大器的平均功率工作點，以確保峰值功率不會使放大器進入增益壓縮區。對于多路信號調制方法和多路徑外部環境，確保功率放大器遠離增益壓縮區是比較困難的。

但是，功率放大器不是影響EVM的唯一組件。發射器的調制模塊具有幅值和相位偏移以及載波泄漏，所有這些因素都會增大EVM誤差。在接收器端，前置放大器、下變頻器和解調器都會影響EVM誤差。

關于EVM

EVM表征的是調制精度，是衡量現代無線通信系統中數字調制質量的一項關鍵指標。EVM是發射信號的理想的測量分量I（同相位）和Q（正交相位）（稱為基準信號“R”）與實際接收到的測量信號“M”的 I和Q分量幅值之間的矢量差。EVM適用于每一個發射和接收的符號。

通過EVM值可以觀察到信號的質量，這是眼圖或BER等測量性能指標無法表征的。EVM與誤碼率成正比，但是它比眼圖或BER測試的速度更快，并且能夠提供更多可供觀察判斷的信息。

EVM和信噪比（SNR）以及信號與噪聲加失真比（SNDR）也有直接的關系。我們可以通過EVM判斷通信系統不同層次引入的實際誤差，這能夠幫助設計者查找某些具體的問題。

EVM的測量

EVM測量的建立給出了一種典型的EVM測量設置。待測器件（DUT）是用于發射符合GSM/EDGE移動通信標準信號的功率放大器。我們以測試其EDGE調制的EVM性能。

我們使用一臺矢量信號發生器（VSG）產生具有所需頻率、幅值和EDGE調制的射頻信號。該射頻信號通過待測的功率放大器進行發送，并在矢量信號分析儀（VSA）中進行解調，VSA負責測量并計算EVM。

VSG和VSA的基準頻率時鐘連接在一起。這種方式消除了兩臺儀器之間的相對頻率誤差，大大加快了測量速度。這兩臺儀器通過它們的LAN（LXI）或GPIB端口與一臺電腦相連。

在這個例子中，我們將在放大器的工作頻率范圍上和輸入功率的范圍上測量EVM，以分析功率放大器的EVM是如何受頻率和輸入功率大小的影響的。

通過鼠標、分析儀的觸摸板或者電腦遙控的方式，很容易控制新型射頻儀器的用戶界面。

在這個測量例子中，頻率始終保持在500MHz，而射頻輸入功率以0.1dB為步長從-40dBm變化到-20dBm。這樣將有201個幅值步長（即測量點），每個步長的測量需要耗時200ms。直流偏壓保持不變。調制信號是一個8PSK EDGE信號，在測量峰值EVM時，對每個幅值步長取20次測量結果的平均值。

用矢量信號分析儀測試EVM與輸入功率關系給出了詳細的測量結果。其中下面的一幅圖表示放大器增益與輸入功率的關系（藍線），該圖顯示標稱增益約為19.5dB。它在輸入功率為-28~-30dBm時開始下降。放大器增益在輸入功率為-23.5dBm時降低1dB，在-20dBm時降低3dB。

上面的一幅圖表示EVM與功率的關系。標識了“失真線（Distorted Plot）”的紅線是放大器的EVM，顯然，隨著功率放大器進入增益壓縮區，EVM快速下降。在線性區中EVM只有不到1%。在1dB的壓縮點EVM增長到20%左右，在3dB的壓縮點EVM增長到40%以上。