宽带丈量技能白皮书

1.杂乱电子体系的开展及其丈量需求

典型的杂乱电子体系首要有：宽带雷达，捷变频电台，电子对抗，宽带无线通讯，卫星通讯等体系。
射频微波电路是杂乱电子体系的重要组成部分，首要完结发射和接纳信号的功率操控和频率搬移，对整个电子体系灵敏度，动态规模等目标有决定性的影响。典型的射频微波电路包括天线，放大器，滤波器，频率合成器，传输线等有源和无源电路。跟着体系功用和功用要求的进步，电子体系对这些射频微波电路的要求越来越高，带宽要求越来越宽，许多体系要求500MHz或1GHz以上的带宽。
高速数字电路是杂乱电子体系的另一重要组成部分，首要完结杂乱信号的生成，杂乱信号的处理，大数据量和高速信号的传输，对整个电子体系作业速度，机动才能，作业可靠性等都有要害性的影响。典型的高速数字电路包括FPGA和DSP电路，高速接口器材，工业规范总线，高速电缆/光纤和高速背板等互连电路。跟着体系功用和功用要求的进步，电子体系对这些数字电路的要求越来越高，信号速率从3Gbps量级正向着10Gbps量级跨进。
对杂乱电子体系的丈量触及最新的仪器技能和丈量方法，整体归类表1所示。

表1 宽带电子体系的丈量需求和仪器计划

下面打开别离介绍这4个部分。

2.宽带信号的发生

宽带仪器发生宽带信号的框图如图1所示，体系包括：信号发生东西，恣意波形发生器，宽带矢量信号源。
信号发生东西用来发生杂乱的宽带信号，把这些信号数据下载到恣意波形发生器中。恣意波形发生器发生基带IQ信号，经过矢量信号源的外部IQ调制，终究经过信号源的RF端口输出。

图1 宽带信号发生框图

宽带仪器发生宽带信号的考虑要素参阅表2。关于信号发生东西，首要考虑其是否能够发生满意杂乱的信号，以满意测验需求。最好东西具有仿真的才能，可仿真杂乱环境下的数据。一起最好支撑各种前期经过规划和验证的库，比方雷达库，通讯信号库，导航库等，这样能够快速和规范化的发生各种杂乱信号。SystemVue便是能够满意这种要求的信号发生东西，具有杂乱体系的仿真规划才能，技能专家现已规划好了许多库，满意各种信号发生的要求。
关于恣意波形发生器，要求具有满意的带宽，满意的存储深度，一起具有满意的硬件功用。恣意波形发生器的要害器材是DAC，满意高功用的DAC是确保恣意波形发生器高功用的要害。一般需求12位以上，具有满意的采样速率，无寄生动态规模大，谐波失真小，噪声本底小。噪声本底很要害，由于许多杂乱信号要求仪器噪声本底小于-140dBm/Hz，使得经过校准或数字预失真后，信号波形质量能够满意测验要求。
关于矢量信号源，首要要求确保带宽和确保信号质量。所以一般不必上变频处理的手法，由于其难以确保信号质量。用上变频器的手法的问题首要体现在镜像较大（无法经过校准处理掉），动态规模有限（混频器的非线性行为导致）。所以，最好运用宽带调制器的方法完成宽带信号发生的意图。别的，还需求考虑矢量信号源的信号载波频率规模，信号载波功率调整规模等要素。

表2 宽带信号发生的考虑要素

常用的信号发生东西如表3所示，可选用ADS/SystemVue仿真规划软件，Matlab东西软件，或仪器收集的数据。SystemVue是引荐的信号发生东西，它是一个体系级的仿真规划软件，可供给各种杂乱的模仿、数字、数模混合、编码等仿真规划才能，可用于各种杂乱体系仿真规划场合。SystemVue有各种软件库，如雷达库，无线通讯库，导航库等，可协助运用者进行快速精确的仿真规划。

表3 常用的信号发生东西

宽带信号发生所用到的要害硬件，即恣意波形发生器和矢量信号源的典型技能目标如表4和表5所示。这两台仪器在业界的同类产品中功用目标都是最高的。M8190A可达14位和8GSa/S采样速率，双通道输出，可发生高带宽高品质的IQ信号或其他信号。E8267D的频率可达44GHz，调制器带宽可达2GHz，合作M8190A可发生高品质的宽带信号。

表4 恣意波形发生器典型目标

表5 矢量信号源典型目标

宽带信号发生的另一个要害点是：校准或数字预失真。不论是运用宽带仪器，宽带器材，或自己规划的宽带体系，校准或数字预失真都是一个有必要的进程，由于宽带仪器或器材及体系，只靠硬件功用是无法发生比较完美的宽带信号。校准的参数和处理进程如表6所示。

表6 宽带信号发生中的校准内容和校准进程

图2是频响校准的实例，由宽带仪器发生100个音的多音信号，用频谱剖析仪主动丈量每个音的功率，构成校准表，经过软件修正后，输出的频响对错常平整的，可满意各种丈量的要求。

图2 频响校准前后状况

3.宽带信号的剖析

能进行宽带信号剖析的仪器首要有：
1.宽带频谱信号剖析仪。如PXA N9030A，频率可达50GHz（外混频可到110GHz），剖析带宽可达160MHz（外部数字化仪可达800MHz）。N9030A还支撑实时频谱剖析功用，实时带宽160MHz，最小捕获脉宽3.57us。
2.实时示波器。如Infiniium 90000Q，带宽可达63GHz，采样率可达160GSa/s，存储深度可达2GB。运用示波器剖析射频微波信号的原因是补偿频谱信号剖析仪带宽的缺乏，剖析带宽高达63GHz。一起用示波器可进行模仿IQ信号的剖析，由于示波器的4个通道是相参的，并且运用探头简单进行在线丈量和差分丈量。
3.逻辑剖析仪。如U4154A，单模块支撑136通道，状况速率可达4Gbps，守时速率可达12.5GHz，存储深度可达200M/通道。支撑FPGA动态探头，支撑矢量信号剖析仪软件。合适剖析数字IQ，数字IF，FPGA内部的信号。



图3 先进仪器对宽带信号的测验和剖析

仪器最基本的功用是供给被测目标的测验成果，当测验成果不满意要求时，先进仪器供给的技能才能能大大进步毛病判别的功率，为问题的处理供给丰厚的技能途径。首要现在仪器能对被测电子体系各个要害节点供给独立的测验手法，包括数字信号，基带信号，中频和射频信号等，并且剖析的东西能完成一致化，如图3所示，能够运用逻辑剖析仪，实时示波器，频谱信号剖析仪别离对接纳机体系的数字基带，模仿基带和射频信号进行测验，这些仪器收集的信号波形数据都能经过矢量剖析软件来进行剖析，剖析功用包括频谱，时域和解调剖析等。这样在一致的剖析环境下对数字信号，基带信号和射频信号的测验成果进行比照，能大大进步问题定位的功率。89601B矢量剖析软件为中心的矢量信号剖析体系，能够支撑全系列的逻辑剖析仪，实时示波器和频谱信号剖析仪。
宽带体系的首要宽带丈量和剖析的参数如表7所示。

表7 宽带体系首要宽带丈量参数和运用仪器

下图4列举了几个典型的测验。图中1是带宽达2GHz的雷达信号的Chirp特征剖析；图中2是宽带信号的频谱测验；图中3是接纳机噪声体系测验设置图。