應(yīng)對微波測試的信號合成技術(shù)

在無線應(yīng)用中，通過采用大帶寬信號來獲得系統(tǒng)增益是重要的技術(shù)方法，例如：通信中的跳頻技術(shù)，脈沖壓縮雷達(dá)中的寬帶調(diào)頻，以及擴(kuò)頻技術(shù)等。當(dāng)前實(shí)用的無線電子系統(tǒng)應(yīng)用中，信號帶寬已經(jīng)達(dá)到了2GHz，工作頻率范圍已擴(kuò)展到毫米波頻段。其中，典型的超寬帶無線應(yīng)用有軍用雷達(dá)、無線通信802.11ad、E-band以及WirelessHD等。

增加系統(tǒng)帶寬對于雷達(dá)而言，意味著高目標(biāo)分辨率;而對于通信而言，意味著高數(shù)據(jù)傳輸速率。眾所周知，根據(jù)香農(nóng)信道容量理論，提高信道傳輸速率有兩種方式，即：增加帶寬或者提高信噪比。增加帶寬對于提高傳輸速率而言更為直接，它所需要付出的代價會小很多，因此，系統(tǒng)帶寬會不斷擴(kuò)大。

測量中存在的挑戰(zhàn)

頻率范圍擴(kuò)展和大信號帶寬對測試技術(shù)和儀表提出了新的要求和挑戰(zhàn)。測試中難點(diǎn)主要包括：頻率范圍高，信號帶寬寬，信號調(diào)制質(zhì)量要求高等。以WirelessHD系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)以近距離高速數(shù)字視頻信號傳輸為應(yīng)用目的，最高傳輸速率可以達(dá)到28Gbps。系統(tǒng)工作頻率在60GHz頻段，并使用OFDM調(diào)制方式。wirelessHD系統(tǒng)的重要系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。

表1：WirelessHD系統(tǒng)的重要參數(shù)。

在毫米波頻段完成復(fù)雜調(diào)制信號是對信號源儀表的巨大挑戰(zhàn)。WirelessHD使用的頻帶在57.24 GHz~64.8GHz，處在毫米波段。而且信號為復(fù)雜的OFDM調(diào)制信號，需要使用矢量信號源來建立復(fù)雜數(shù)字調(diào)制信號，對于毫米波頻段矢量信號的建立，還需要使用專用的毫米波頻率擴(kuò)展裝置來實(shí)現(xiàn)。

WirelessHD每通道的帶寬需要達(dá)到1.76GHz，對應(yīng)的基帶IQ信號帶寬需要達(dá)到900MHz。在寬帶信號建立時，需要信號源的基帶信號發(fā)生器和微波矢量調(diào)制器的帶寬都能滿足大帶寬信號的要求。

為實(shí)現(xiàn)超高速率數(shù)字傳輸應(yīng)用要求，系統(tǒng)采用了OFDM調(diào)制方式，由此對信號源的性能指標(biāo)提出非常嚴(yán)格的要求，包含：微波信號的相位噪聲，基帶高速時鐘的相位噪聲，IQ信號幅度平衡度，以及相位正交度。而且IQ通道的延遲系統(tǒng)誤差還會轉(zhuǎn)化為寄生的高斯噪聲，影響調(diào)制信號的質(zhì)量。

微波寬帶測試應(yīng)用解決方案

當(dāng)前測試儀表技術(shù)發(fā)展已經(jīng)能為微波寬帶測試應(yīng)用提供完整的解決方案。圖1所示為安捷倫(Agilent)公司提供的微波寬帶測試系統(tǒng)，主要包含：微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀N5247A，微波信號源E8267D，微波信號分析儀PXA，任意波形發(fā)生器M8190A和寬帶示波器DSA-X93204A等。這些設(shè)備能夠滿足從器件到系統(tǒng)級的測試應(yīng)用要求，可以完成對微波器件、基帶、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)完整參數(shù)的測試。在測試應(yīng)用中，能夠在基帶IQ接口、微波等關(guān)鍵接口上完成測試，為微波寬帶應(yīng)用提供了完整的測試分析手段。

在微波寬帶的發(fā)射機(jī)接收機(jī)測試應(yīng)用中，測試儀表的具體組成配置如圖2所示。其中，上半部分為信號建立部分，它包含了M8190A寬帶任意波發(fā)生器，E8267D微波矢量信號源，N5152A毫米波擴(kuò)頻裝置，和信號建立軟件工具81199A。這些儀表能根據(jù)WirelessHD/WiGi等標(biāo)準(zhǔn)的要求來建立標(biāo)準(zhǔn)信號。輸出的信號形式包含波形文件，基帶模擬IQ信號和微波調(diào)制信號。該部分在發(fā)射設(shè)備測試中，能夠提供標(biāo)準(zhǔn)基帶IQ信號，于用戶開發(fā)的調(diào)制器和微波電路進(jìn)行連接測試;在接收機(jī)通道測試中，能夠提供微波激勵信號和基帶信號，而分別進(jìn)行全接收機(jī)系統(tǒng)和基帶處理器的測試驗(yàn)證。它具備很強(qiáng)的使用靈活性和擴(kuò)展能力。圖2下半部分為信號分析儀表，主要的測試儀表包含：N1999A毫米波變頻器，DSA-X93204A寬帶示波器，PXA微波信號分析儀及81199A信號分析軟件。該部分能夠提供信號的頻譜、雜散、功率時間關(guān)系和調(diào)制精度等參數(shù)，能夠完整地測試基帶收發(fā)通道中的基帶IQ信號和微波毫米波信號。