当时, 根据射频原理的无线通讯产品俯拾即是,其数量的增长速度也十分惊人。从蜂窝电话和无线P D A,到支撑WiFi的笔记本电脑、蓝牙耳机、射频身份标签、无线医疗设备和Zigbee传感器,射频设备的市场规模在飞速扩展。要想进行全面的出产测验并进步测验产能,测验工程师们有必要懂得选用最适合的仪器完结这些测验作业。那么,怎么挑选射频测验仪器呢?
一、射频信号源的挑选
一切的射频信号源都能发生接连(CW)射频正弦波信号。某些信号发生器也能够发生模仿调制射频信号(如AM信号或脉冲射频信号),矢量信号发生器选用IQ调制器发生各种模仿或数字调制信号。
射频信号源进一步能够分红很多种,包括固定频率CW正弦波输出源、扫描输出一个频段非固定频率CW正弦波的扫频源、模仿信号发生器以及添加模仿和数字调制功用的矢量信号发生器。
假如测验需求鼓励信号,那么就需求射频信号源。射频信号源的要害目标是频率与幅值规模、幅值精度和调制质量(关于发生调制信号的信号源而言)。频率调谐速度和幅值安稳时刻关于削减测验时刻也是十分要害的。
矢量信号发生器是一种高功用的信号源,一般结合恣意波形发生器一同发生某些调制信号。经过恣意波形发生器能够使矢量信号发生器发生恣意类型的模仿或数字调制信号。这种发生器能够在内部发生多种基带波形,在某些情况下,也能够在外部发生某种基带波形然后载入到仪器中。假如测验规范要求被测的元件、设备或体系依照待测设备终究运用中的处理调制办法进行测验,那么这种情况下一般需求运用矢量信号发生器。
假如测验规范需求进行接收器灵敏度测验、误码率测验、相邻信道按捺、双音互调按捺、或双音互调失真的测验,那么也需求运用射频信号源。双音互调测验和相邻信道按捺测验需求两个信号源,接收器灵敏度测验和/或误码率测验只需求运用一个射频信号源。
假如待测器材是用于移动电话的,那么测验者或许要根据移动电话规范的需求进行调制信号类型的测验。移动电话功率扩大器需求结合调制信号源(例如矢量信号发生器)进行测验。在挑选某种矢量信号发生器之前,要点评一下该信号发生器在不同调制信号之间的切换速度,以保证其能够供应最快的测验时刻。
二、射频功率计——射频范畴的数字万用表
功率是射频范畴中最经常被丈量的一个量。丈量功率最简略的办法便是运用功率计,它实践上是用来丈量射频信号功率的。功率计中运用宽带检波器,按瓦特、dBm、或许dBμV显现肯定功率的巨细。关于大多数功率计而言,宽带检波器(或传感器)是一个射频肖特基二极管或许二极管网络,完成射频到直流的转化处理。
功率计是一切丈量功率的射频仪器中最精确的。高端功率计(一般需求一个外部功率传感器)能够完成0.1dB或更高的丈量精度。功率计最低能够丈量-70dBm(100pW)的功率。传感器有各种模型,从高功率模型、高频率(40GHz)模型,到峰值功率丈量的高带宽模型等。
功率计有单通道和双通道两种。每个通道都需求装备自己的传感器。两个通道的功率计就能够丈量出一个器材、电路或体系的输入和输出功率,并核算出增益或损耗。某些功率计能够到达每秒200到1500次读数的丈量速度。而有些功率计能够丈量多种信号的峰值功率特性,包括通讯和某些运用中运用的调制信号和脉冲射频信号。双通道的功率计还能够精确丈量出相对功率。功率计还能够针对便携式运用的需求规划成尺度精巧的外形,使其更适合于现场测验的需求。功率计的首要限制在于其幅值丈量规模。频率规模是与丈量量程之间进行折衷的。此外,功率计尽管能够十分精确地丈量出功率,可是无法表明信号的频率重量。
三、射频频谱或射频信号剖析仪——射频工程师的示波器
频谱或矢量信号剖析仪运用窄带检测技能在频域内丈量射频信号。其首要的输出显现是功率频谱与频率之间的联系,包括肯定功率和相对功率。这种剖析仪还能够输出解调信号。
频谱剖析仪和矢量信号剖析仪没有像功率计那样的精确性,可是,射频剖析仪中运用的窄带检测技能使其能够丈量低达-150dBm的功率。射频剖析仪的精度一般在±0.5dB以上。
频谱和矢量信号剖析仪能够丈量的信号频率从1kHz到40GHz(乃至以上)。频率规模越宽,剖析仪的本钱就越大。最常见的剖析仪的频率到达3GHz。作业在5.8GHz频率规模的新通讯规范就需求带宽为6GHz以上的剖析仪。
矢量信号剖析仪是添加了信号处理功用的频谱剖析仪,它不仅能够丈量信号的幅值,并且能够将信号分解成它的同相和正交重量。矢量信号剖析仪能够将某些调制信号进行解调,例如一些由移动电话、无线LAN设备和根据其他一些新通讯规范的设备所发生的调制信号。矢量信号剖析仪能够显现星座图、码域图和调制质量(例如差错矢量起伏)的核算衡量。
传统的频谱剖析仪是扫描-调谐式设备,因为其间的部分振荡器要扫描一个频率规模,窄带滤波器就能够获取该频率规模内每个单位频率上的功率重量。矢量信号剖析仪也扫描一部分频谱,可是它们捕捉必定宽带内的数据进行快速傅立叶改换得到单位频率上的功率重量。因而矢量信号剖析仪扫描频谱的速度比频谱剖析仪快得多。
点评矢量信号剖析仪功用的要害目标在于它的丈量带宽。一些新的高带宽通讯规范,例如WLAN和WiMax,需求捕捉带宽为20MHz的信号。要想捕捉并剖析这些信号,剖析仪有必要具有足够大的带宽才干捕捉到整个信号。假如测验高带宽、数字调制的信号,那么要保证剖析仪的丈量带宽能够充沛捕捉到所测的信号。
频谱剖析仪能够用于查验待测发射机是否发生了正确的功率频谱。假如规划工程要求测验某些失真重量,例如谐波或寄生信号,那么就需求选用频谱剖析仪或矢量信号剖析仪。相似的,假如规划者重视器材的噪声功率,那么也需求运用这样的射频剖析仪。其他一些需求频谱剖析仪或矢量信号剖析仪的比如包括:测验互调失真、三阶切断、功率扩大器或功率晶体管的1dB增益紧缩、器材的频率响应等。
测验那些触及数字调制信号的发射机或扩大器就需求运用矢量信号剖析仪,对调制信号进行解调。矢量信号剖析仪能够丈量出某个器材发生了多大的调制失真。解调进程是一个杂乱、核算密布的进程。能够快速进行解谐和丈量核算操作的矢量信号剖析仪就能够大大缩短测验时刻,下降测验本钱。
四、网络剖析仪
除了频谱剖析仪和矢量信号剖析仪,第三类剖析仪便是网络剖析仪。网络剖析仪包括一个内置的射频信号源和一个测验射频器材的宽带(或窄带)探测器。网络剖析仪以x-y坐标、极坐标或史密斯圆图的方式输出显式器材的特性。
从本质上来看,网络剖析仪丈量的是器材的S参数。矢量网络剖析仪能够供应幅值和相位信息,能够以很高的精度判别这些器材在某个宽频段上的传输损耗与增益。经过矢量网络剖析仪,还能够丈量出回波损耗(反射系数)和阻抗匹配,进行相位丈量和群推迟丈量。
网路剖析仪首要用于剖析比如滤波器和扩大器之类的元件。值得注意的是,网络剖析选用的是未经调制的接连波,剖析仪的校准十分重要。运用制造商供应的校准工具包能够完成网络剖析仪的校准。因为网络剖析仪在一台仪器内集成了信号源和丈量功用,并且剖析仪具有较宽的频率规模,因而这类仪器的价格比较贵重。
有时需求一起运用上述四种首要的射频测验仪器,例如功率扩大器(PA)的测验。信号源能够供应输入信号,功率计或频谱剖析仪能够丈量输出功率。假如精度十分重要,比如在丈量最大功率时,就需求运用功率计进行输出丈量。PA的输入匹配关于从事射频发射器的规划者来说是一个要害参数。扩大一切供应PA的功率,不因反射而损耗实践的功率,这是十分重要的。因而,PA制造商一般会运用网络剖析仪丈量PA的回波损耗(即S11)。