應對微波測試的信號合成技術(shù)

在無(wú)線(xiàn)應用中，通過(guò)采用大帶寬信號來(lái)獲得系統增益是重要的技術(shù)方法，例如：通信中的跳頻技術(shù)，脈沖壓縮雷達中的寬帶調頻，以及擴頻技術(shù)等。當前實(shí)用的無(wú)線(xiàn)電子系統應用中，信號帶寬已經(jīng)達到了2GHz，工作頻率范圍已擴展到毫米波頻段。其中，典型的超寬帶無(wú)線(xiàn)應用有軍用雷達、無(wú)線(xiàn)通信802.11ad、E-band以及WirelessHD等。

增加系統帶寬對于雷達而言，意味著(zhù)高目標分辨率;而對于通信而言，意味著(zhù)高數據傳輸速率。眾所周知，根據香農信道容量理論，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(jià)會(huì )小很多，因此，系統帶寬會(huì )不斷擴大。

測量中存在的挑戰

頻率范圍擴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。測試中難點(diǎn)主要包括：頻率范圍高，信號帶寬寬，信號調制質(zhì)量要求高等。以WirelessHD系統為例，該系統以近距離高速數字視頻信號傳輸為應用目的，最高傳輸速率可以達到28Gbps。系統工作頻率在60GHz頻段，并使用OFDM調制方式。wirelessHD系統的重要系統參數如表1所示。

表1：WirelessHD系統的重要參數。

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

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

為實(shí)現超高速率數字傳輸應用要求，系統采用了OFDM調制方式，由此對信號源的性能指標提出非常嚴格的要求，包含：微波信號的相位噪聲，基帶高速時(shí)鐘的相位噪聲，IQ信號幅度平衡度，以及相位正交度。而且IQ通道的延遲系統誤差還會(huì )轉化為寄生的高斯噪聲，影響調制信號的質(zhì)量。

微波寬帶測試應用解決方案

當前測試儀表技術(shù)發(fā)展已經(jīng)能為微波寬帶測試應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，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。這些設備能夠滿(mǎn)足從器件到系統級的測試應用要求，可以完成對微波器件、基帶、發(fā)射機、接收機完整參數的測試。在測試應用中，能夠在基帶IQ接口、微波等關(guān)鍵接口上完成測試，為微波寬帶應用提供了完整的測試分析手段。

在微波寬帶的發(fā)射機接收機測試應用中，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毫米波擴頻裝置，和信號建立軟件工具81199A。這些儀表能根據WirelessHD/WiGi等標準的要求來(lái)建立標準信號。輸出的信號形式包含波形文件，基帶模擬IQ信號和微波調制信號。該部分在發(fā)射設備測試中，能夠提供標準基帶IQ信號，于用戶(hù)開(kāi)發(fā)的調制器和微波電路進(jìn)行連接測試;在接收機通道測試中，能夠提供微波激勵信號和基帶信號，而分別進(jìn)行全接收機系統和基帶處理器的測試驗證。它具備很強的使用靈活性和擴展能力。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(shí)間關(guān)系和調制精度等參數，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。