第一部分：微波技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)

微波射頻電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的重要組成部分，主要完成發(fā)射和接收信號(hào)的功率控制和頻率搬移，對(duì)整個(gè)電子系統(tǒng)靈敏度，動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)有決定性的影響。典型的微波射頻電路包含天線(xiàn)，放大器，濾波器，頻率合成器，傳輸線(xiàn)等有源和無(wú)源電路。隨著系統(tǒng)功能和性能要求的提高，電子系統(tǒng)對(duì)這些電路的要求越來(lái)越高，而且很多性能指標(biāo)的要求還是互相制約的，例如為提高系統(tǒng)的傳輸效率和抗干擾能力，無(wú)線(xiàn)通信采用了復(fù)雜調(diào)制技術(shù)，從MSK調(diào)頻到PSK調(diào)相再到多載波的OFDM調(diào)制方式，這會(huì)造成信號(hào)的功率動(dòng)態(tài)范圍越來(lái)越大，對(duì)于放大器而言就要求盡量寬的線(xiàn)性范圍，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)放大器的效率有嚴(yán)格要求以保證功率利用率指標(biāo)，這對(duì)于傳統(tǒng)放大器技術(shù)來(lái)講是很難滿(mǎn)足的。這個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)大大推動(dòng)了功率放大器線(xiàn)性化技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。現(xiàn)在射頻微波應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)有以下典型的幾個(gè)特點(diǎn)：

特點(diǎn)1：新型的半導(dǎo)體材料的應(yīng)用

無(wú)論在大功率器件還是降低器件噪聲性能上，由于新半導(dǎo)體材料的使用讓電路的性能得到提高，例如：GaN材料大大提高了功率管的輸出功率, 而磷化銦材料大大降低了微波放大器的噪聲系數(shù)。 

 

圖1：微波集成電路技術(shù) 

特點(diǎn)2：頻率資源的擴(kuò)展

通過(guò)獲得更寬的頻率資源來(lái)獲得系統(tǒng)性能的增益是很多電子系統(tǒng)采用的技術(shù)，例如LTE中的頻率聚合技術(shù)，通過(guò)毫米波工作頻段的使用來(lái)提高傳輸速率并降低干擾等。毫米波的應(yīng)用從簡(jiǎn)單的汽車(chē)防撞雷達(dá)擴(kuò)展到寬帶通信等領(lǐng)域。無(wú)線(xiàn)通信的信號(hào)帶寬從幾百KHz擴(kuò)展到了超過(guò)100MHz的帶寬。

特點(diǎn)3：數(shù)字技術(shù)和射頻技術(shù)的結(jié)合

數(shù)字預(yù)失真功率放大器是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和射頻微波技術(shù)結(jié)合最好的代表。通過(guò)數(shù)字技術(shù)來(lái)擴(kuò)展單一功率放大器的線(xiàn)性范圍，線(xiàn)性化技術(shù)也被認(rèn)為是射頻技術(shù)的核心內(nèi)容。 

特點(diǎn)4：多通道技術(shù)

無(wú)論是軍用相控陣?yán)走_(dá)還是無(wú)線(xiàn)通信中的智能天線(xiàn)都是通過(guò)采用多通道技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間波束的控制和合成，通道數(shù)量從幾個(gè)通道到上萬(wàn)通道不等，這對(duì)于射頻微波電路的研制開(kāi)發(fā)來(lái)講是機(jī)遇也是很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。 

第二部分：先進(jìn)測(cè)試儀表的技術(shù)說(shuō)明

測(cè)試儀表是技術(shù)開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)資源，射頻微波測(cè)試領(lǐng)域常用的儀表包含網(wǎng)絡(luò)分析儀，信號(hào)源，頻譜分析儀，功率計(jì)，相噪分析儀，示波器等，為適應(yīng)微波射頻技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試技術(shù)和測(cè)試儀表也在發(fā)生很大的變化，為先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)提供新的測(cè)試手段和技術(shù)途徑。

2.1先進(jìn)微波射頻測(cè)試儀表的典型特點(diǎn)

現(xiàn)在射頻微波測(cè)試儀表的典型技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)有以下幾個(gè)方面：

特點(diǎn)1：仿真軟件和測(cè)試儀表的結(jié)合

先通過(guò)軟件數(shù)字仿真設(shè)計(jì)然后再進(jìn)行電路實(shí)物實(shí)現(xiàn)已經(jīng)是射頻微波電路實(shí)現(xiàn)的規(guī)范化技術(shù)流程，現(xiàn)在微波電路仿真EDA工具和測(cè)試儀表的技術(shù)互聯(lián)更加緊密，Agilent ADS仿真軟件和PNA‐X/PXA/PSG微波儀表是仿真軟件和測(cè)試儀表結(jié)合應(yīng)用的典型例子。在ADS仿真環(huán)境下，首先可以進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，包含在系統(tǒng)的框架下對(duì)射頻電路的指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃和分配，例如接收機(jī)電路的中頻選擇，多級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的功率壓縮點(diǎn)，噪聲系數(shù)等參數(shù)的分配。當(dāng)指標(biāo)分配好后，再利用電路仿真工具完成電路的原理圖設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)。測(cè)試儀表的功能包含被測(cè)件性能評(píng)估，器件模型建立等，特別是通過(guò)儀表測(cè)試來(lái)完成準(zhǔn)確的器件模型建立是保證仿真精度的重要基礎(chǔ)，微波電路建模技術(shù)最大的突破就是利用基于PNA‐X的非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)儀能測(cè)試功率放大器的非線(xiàn)性成份的幅度和相位信息，提供完整的線(xiàn)性S參數(shù)和非線(xiàn)性X參數(shù)模型。Agilent B1500A能完成器件直流I/V,C/V參數(shù)測(cè)試，用于微波器件的直流參數(shù)建模。 

基于仿真軟件和測(cè)試儀表能構(gòu)建閉環(huán)的微波電路設(shè)計(jì)平臺(tái)，針對(duì)任何一個(gè)微波技術(shù)問(wèn)題，都能有匹配的仿真工具和測(cè)試手段來(lái)配合，能大大提高電路實(shí)現(xiàn)的效率。 

 

圖2：基于仿真軟件和測(cè)試儀表構(gòu)建的微波電路設(shè)開(kāi)發(fā)臺(tái) 

特點(diǎn)2：平臺(tái)化儀表的概念

無(wú)論是信號(hào)源，信號(hào)分析儀還是網(wǎng)絡(luò)分析儀這些傳統(tǒng)的射頻微波測(cè)試儀表，數(shù)字化技術(shù)在儀表中正越來(lái)越多的得到應(yīng)用，儀表都采用矢量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，這樣可以利用平臺(tái)化的儀表來(lái)滿(mǎn)足不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求，例如矢量信號(hào)源通過(guò)波形計(jì)算，基帶DAC轉(zhuǎn)換和IQ調(diào)制來(lái)建立信號(hào)，針對(duì)不同應(yīng)用，只需要利用不同的信號(hào)建立軟件工具來(lái)計(jì)算信號(hào)波形數(shù)據(jù)就可實(shí)現(xiàn)，而不需要更改硬件平臺(tái)。在信號(hào)分析應(yīng)用中，射頻微波領(lǐng)域最常用的頻譜儀技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，頻譜儀中重要的中頻濾波，檢波處理等都已采用ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)來(lái)完成，這樣能大大提高儀表頻譜測(cè)試的性能，同時(shí)還能通過(guò)解調(diào)分析處理算法來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)分析，這樣單臺(tái)的分析儀表同時(shí)具備了頻譜和時(shí)域的關(guān)聯(lián)測(cè)試，解調(diào)測(cè)試，信號(hào)存儲(chǔ)等多功能。針對(duì)不同的信號(hào)解調(diào)分析，只需要切換分析的軟件就可完成。基于這些實(shí)現(xiàn)技術(shù)，平臺(tái)化的信號(hào)源儀表和分析儀表能滿(mǎn)足從無(wú)線(xiàn)通信到雷達(dá)應(yīng)用不同系統(tǒng)的測(cè)試要求，大大提高儀表的使用效益。 

 

圖3：平臺(tái)化測(cè)試儀表 

特點(diǎn)3：分析和判斷能力的提高

儀表最基本的功能是提供被測(cè)對(duì)象的測(cè)試結(jié)果，當(dāng)測(cè)試結(jié)果不滿(mǎn)足要求時(shí)，先進(jìn)儀表能提供的技術(shù)能力能大大提高故障判斷的效率，為問(wèn)題的解決提供豐富的技術(shù)途徑。首先現(xiàn)在儀表能對(duì)被測(cè)電子系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)立的測(cè)試手段，包含數(shù)字信號(hào)，基帶信號(hào)，中頻和射頻信號(hào)等，而且分析的工具能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化，如圖4所示，可以利用邏輯分析儀，示波器，頻譜儀分別對(duì)接收機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字基帶，模擬基帶和射頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，這些儀表采集的信號(hào)波形數(shù)據(jù)都能通過(guò)矢量分析軟件來(lái)進(jìn)行分析，分析功能包含頻譜，時(shí)域和解調(diào)分析等。這樣在統(tǒng)一的分析環(huán)境下對(duì)數(shù)字信號(hào)，基帶信號(hào)和射頻信號(hào)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，能大大提高問(wèn)題定位的效率。另外在信號(hào)分析的手段上，分析軟件能獨(dú)立地分析信號(hào)的幅度誤差，頻率誤差和相位誤差，這樣可以判斷誤差的基本來(lái)源，分析過(guò)程中，可以利用時(shí)域和頻域的關(guān)聯(lián)分析來(lái)得到誤差的特性是隨機(jī)誤差還是周期誤差，這樣問(wèn)題信號(hào)的來(lái)源就很快得到定位。Agilent 89601A/B矢量分析軟件為核心的矢量信號(hào)分析系統(tǒng)，可以支持Agilent全系列的邏輯分析儀，示波器和信號(hào)分析儀，典型的測(cè)試分析判斷舉例如表1所示。 

 

圖4：先進(jìn)儀表對(duì)接收機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試 

 

表1：典型電子系統(tǒng)誤差來(lái)源分析 

2.2 先進(jìn)測(cè)試儀表舉例

2.2.1毫米波太赫茲測(cè)試儀表及應(yīng)用 
針對(duì)毫米波到太赫茲的應(yīng)用要求，現(xiàn)在矢量網(wǎng)絡(luò)儀，信號(hào)源和頻譜分析儀都可以覆蓋到太赫茲測(cè)試頻段，儀表廠(chǎng)家可以提供系統(tǒng)解決方案，儀表的性能穩(wěn)定，工程應(yīng)用的狀態(tài)已經(jīng)成熟化。圖5為Agilent 毫米波網(wǎng)絡(luò)儀，信號(hào)源和頻譜儀的配置方案，現(xiàn)在單臺(tái)的獨(dú)立測(cè)試儀工作頻率范圍可以達(dá)到70GHz，在更高的測(cè)試頻段，是通過(guò)外置的頻率擴(kuò)展裝置來(lái)擴(kuò)展工作頻率范圍。最主要的網(wǎng)絡(luò)分析儀能工作到1THz頻段。 

 

圖5：毫米波太赫茲測(cè)試儀表配置 

微波頻段網(wǎng)絡(luò)儀的性能是毫米波直到太赫茲網(wǎng)絡(luò)儀性能的基礎(chǔ)，由于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)儀內(nèi)置激勵(lì)信號(hào)源和接收機(jī)性能的提高，首先在毫米波測(cè)試應(yīng)用中，不再需要外置的獨(dú)立信號(hào)源來(lái)提供激勵(lì)信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本價(jià)格，另外儀表的工作性能也得到很大提高，例如太赫茲矢網(wǎng)在750GHz的測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍能達(dá)到80dB，測(cè)試的軌跡噪聲性能小于0.1dB。圖6為PNA‐X矢網(wǎng)的實(shí)際測(cè)試性能。 

 

圖6：太赫茲網(wǎng)絡(luò)儀測(cè)試性能 

2.2.2網(wǎng)絡(luò)儀技術(shù)的革命性突破 
網(wǎng)絡(luò)分析儀是測(cè)試射頻微波器件的基礎(chǔ)性常用儀表，測(cè)試應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)儀的基本特點(diǎn)是測(cè)試參數(shù)完整和測(cè)試精度高，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)儀主要測(cè)試器件的傳輸反射S參數(shù)，由于采用閉環(huán)的儀表體系結(jié)構(gòu)和支持校準(zhǔn)技術(shù)消除系統(tǒng)誤差，網(wǎng)絡(luò)儀可以提供其它儀表不能比擬的幅度和相位參數(shù)測(cè)試精度。

隨著Agilent PNA‐X/PNA系列網(wǎng)絡(luò)儀的推出，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)儀的測(cè)試功能甚至很多測(cè)試應(yīng)用的方法正在發(fā)生變化，所以PNA‐X網(wǎng)絡(luò)儀是網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試技術(shù)發(fā)展的里程碑式的產(chǎn)品，PNA‐X網(wǎng)絡(luò)儀的主要技術(shù)突破主要包含以下幾個(gè)方面：

PNA‐X網(wǎng)絡(luò)儀技術(shù)突破	具體說(shuō)明	應(yīng)用價(jià)值
支持完整的被測(cè)件類(lèi)型	支持對(duì)天線(xiàn)，放大器，衰減器，混頻器，脈沖器件等類(lèi)型器件的測(cè)試	作為射頻微波器件的測(cè)試平臺(tái)，滿(mǎn)足研發(fā)和生產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用要求。
完整的測(cè)試功能	提供完整的測(cè)試參數(shù)，包含：傳輸反射線(xiàn)性S參數(shù)，點(diǎn)頻和掃頻狀態(tài)下的功率壓縮點(diǎn)、交調(diào)抑制參數(shù)和噪聲參數(shù)測(cè)試。	能實(shí)現(xiàn)器件的單次連接完整參數(shù)測(cè)試，提高測(cè)試效率和精度。
激勵(lì)信號(hào)的相位掃描	激勵(lì)信號(hào)能進(jìn)行頻率，功率和相位掃描測(cè)試，研究器件在激勵(lì)信號(hào)參數(shù)變化情況下工作性能。	相位控制電子系統(tǒng)的性能參數(shù)測(cè)試，例如：相控陣天線(xiàn)系統(tǒng)或智能天線(xiàn)系統(tǒng)。
非線(xiàn)性測(cè)試和建模能力	能提供被測(cè)件非線(xiàn)性諧波或交調(diào)成份的幅度和相位信息，完成器件非線(xiàn)性參數(shù)的測(cè)試和建模。	改變功率放大器的設(shè)計(jì)流程，大大提高仿真設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。

在Agilent PNA‐X網(wǎng)絡(luò)儀的測(cè)試功能中，引入了測(cè)試類(lèi)(Measurement Class)的概念，在應(yīng)用中，根據(jù)被測(cè)件的類(lèi)型和測(cè)試參數(shù)不同來(lái)進(jìn)行選擇。例如：測(cè)試器件的類(lèi)型可以分為非變頻器件和變頻器件，測(cè)試參數(shù)可以設(shè)定為線(xiàn)性S參數(shù)，非線(xiàn)性參數(shù)（包含功率壓縮參數(shù)和交調(diào)抑制參數(shù)）和噪聲系數(shù)參數(shù)。 

 

圖7： Agilent PNA‐X的測(cè)試功能 

圖8為PNA‐X網(wǎng)絡(luò)儀典型測(cè)試顯示結(jié)果，利用多個(gè)測(cè)試通道(Channel)來(lái)定義多參數(shù)測(cè)試，包含通道1的駐波，增益測(cè)試，通道2的交調(diào)測(cè)試（支持點(diǎn)頻和掃頻），通道3的功率壓縮點(diǎn)測(cè)試（支持點(diǎn)頻和掃頻測(cè)試），通道4的噪聲系數(shù)測(cè)試和通道6的脈沖時(shí)域測(cè)試。測(cè)試中不需要改變被測(cè)件連接，只需要切換測(cè)試通道就能完成所有參數(shù)測(cè)試，這對(duì)于應(yīng)用的價(jià)值，這不是簡(jiǎn)單減少了連接的次數(shù)和測(cè)試時(shí)間，由于射頻微波器件的很多指標(biāo)是互相關(guān)聯(lián)影響，需要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行折衷?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)，例如端口匹配要綜合考慮噪聲系數(shù)和增益性能，在調(diào)試狀態(tài)下同時(shí)觀(guān)察駐波和噪聲系數(shù)能大大提高器件產(chǎn)品的調(diào)試速度。而且所有這些參數(shù)的測(cè)試都是基于網(wǎng)絡(luò)儀的校準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行，能大大提高測(cè)試的精度。 

 

圖8： Agilent PNA‐X網(wǎng)絡(luò)儀完成單次連接多參數(shù)測(cè)試 

PNA‐X為射頻微波器件應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)還包含非線(xiàn)性X參數(shù)的測(cè)試和建模，基于PNA‐X構(gòu)建的非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)儀系統(tǒng)NVNA（Nonlinear Vector Network analyzer）能測(cè)試非線(xiàn)性器件諧波和交調(diào)成份的幅度和相位，提供完整的時(shí)域和頻域測(cè)試結(jié)果，基于X參數(shù)測(cè)試和模型的建立大大提高了功率放大管非線(xiàn)性模型的準(zhǔn)確度，使仿真設(shè)計(jì)功率放大器的結(jié)果更加準(zhǔn)確和具備實(shí)用價(jià)值。現(xiàn)在微波電路元器件廠(chǎng)家已經(jīng)開(kāi)始提供X參數(shù)模型，并成功完成了100W級(jí)功率放大管的建模測(cè)試，仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果完全匹配。 

 

圖9： 非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)儀測(cè)試結(jié)果 

2.2.3 寬帶測(cè)試儀表 
很多應(yīng)用需要寬帶信號(hào)源和寬帶分析儀，典型的應(yīng)用包含寬帶雷達(dá)，捷變頻電臺(tái)，電子對(duì)抗，寬帶無(wú)線(xiàn)通信，數(shù)字預(yù)失真功率放大器算法驗(yàn)證等。針對(duì)這些應(yīng)用，現(xiàn)在能提供寬帶的矢量信號(hào)源和寬帶矢量信號(hào)分析儀解決方案。單臺(tái)儀表能實(shí)現(xiàn)40GHz頻率范圍內(nèi)1GHz信號(hào)帶寬的信號(hào)建立和分析能力，還可以通過(guò)擴(kuò)頻裝置將頻率范圍擴(kuò)展到更高頻段。典型的儀表型號(hào)配置如表2所示。

表2： 寬帶信號(hào)源和分析儀表

基本技術(shù)性能
M8190A寬帶任意發(fā)生器	內(nèi)置高速DAC電路，最高采樣率12GHz， 位數(shù)12Bit。直接輸出信號(hào)帶寬：5GHz。
E8267D微波矢量源	支持2GHz寬帶IQ調(diào)制器。輸出信號(hào)頻率范圍：44GHz,調(diào)制帶寬：2GHz.
N9030A微波信號(hào)分析儀	內(nèi)置ADC支持140MHz分析帶寬，利用寬帶下變頻輸出功能，信號(hào)分析帶寬可達(dá)到800MHz。輸入信號(hào)頻率范圍：50GHz。利用外置混頻器頻率可以擴(kuò)展至亞毫米波和太赫茲頻段
M9392A PXI模塊化超寬帶矢量信號(hào)分析儀	信號(hào)分析帶寬和信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)到800MHz、12bit。輸入信號(hào)頻率范圍：26.5GHz。
DSO‐X93204A寬帶示波器	信號(hào)采樣率達(dá)到80G、信號(hào)分析帶寬為32GHz、信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍8bit。
N5281A寬帶變頻器	下變頻器，工作頻率范圍為50GHz ,處理帶寬為1GHz。

 

 

圖10： Agilent寬帶測(cè)試應(yīng)用解決方案 

圖10所示為Agilent寬帶矢量源和矢量信號(hào)分析的配置方案。信號(hào)源包含M8190A寬帶任意波發(fā)生器和E8267D微波矢量信號(hào)源。基于高性能寬帶DAC技術(shù)，M8190A能合成帶寬和頻率范圍為5GHz的任意波信號(hào)，對(duì)于毫米波頻段的覆蓋，M8190A輸出的基帶信號(hào)可以通過(guò)E8267D的矢量IQ調(diào)制將輸出頻率擴(kuò)展到44GHz，調(diào)制帶寬不超過(guò)2GHz。對(duì)于分析儀，N9030A內(nèi)置400MHz 采樣率ADC電路，分析帶寬為140MHz,對(duì)于更寬的分析帶寬要求，N9030A可以提供實(shí)時(shí)的寬帶下變頻處理功能，變頻的帶寬為800MHz,然后利用示波器或PXI模塊化矢量信號(hào)分析以來(lái)對(duì)該中頻信號(hào)進(jìn)行分析。對(duì)于超過(guò)800MHz的分析帶寬要求，可以采用高速示波器直接采集分析，Agilent DSO‐X系列實(shí)時(shí)示波器采用基于磷化銦技術(shù)的80G采樣率的ADC，最大分析帶寬能達(dá)到32GHz。 

圖11為寬帶測(cè)試儀表的具體應(yīng)用實(shí)例，包含帶寬為2GHz的寬帶線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)和帶寬為4GHz的噪聲功率比（NPR）信號(hào)。 

 圖11：寬帶信號(hào)建立和分析驗(yàn)證舉例 

2.2.4 多通道測(cè)試儀表
對(duì)于復(fù)雜的射頻微波組合電路和相控陣天線(xiàn)等設(shè)備，這些設(shè)備的通道數(shù)量很多，需要匹配的多通道測(cè)試儀表，首先對(duì)于器件參數(shù)測(cè)試的多端口儀表，網(wǎng)絡(luò)儀可以通過(guò)多端口擴(kuò)展裝置將測(cè)試端口擴(kuò)展到12個(gè)或更多，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)儀的多參數(shù)顯示和多端口德?tīng)柛咝?zhǔn)方法也至關(guān)重要。Agilent ENA‐C和PNA等系列網(wǎng)絡(luò)儀能支持多端口擴(kuò)展測(cè)試要求。圖12為PNA‐L網(wǎng)絡(luò)儀擴(kuò)展為12端口的矢網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)。 

 

圖12：Agilent多端口網(wǎng)絡(luò)儀 

對(duì)于多通道的信號(hào)源系統(tǒng)和分析儀系統(tǒng)，模塊化的儀表結(jié)構(gòu)非常適合這樣的測(cè)試要求，可以根據(jù)實(shí)際要求來(lái)靈活配置，圖13為Agilent基于PXI總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的4通道矢量分析儀，能滿(mǎn)足26.5GHz范圍內(nèi)帶寬1.5GHz的測(cè)試要求。激勵(lì)源由M9330A任意波發(fā)生器和其它配置方案實(shí)現(xiàn)。 

 

圖13：Agilent模塊化多通道接收機(jī)系統(tǒng) 

第三部分；無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展的挑戰(zhàn)與對(duì)策

3.1 無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展挑戰(zhàn)：

無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)近年來(lái)飛速發(fā)展，從GSM 到GPRS、EDGE，再到WCDMA、TD‐SCDMA、
HSDPA、HSUPA、HSPA+，以及最近的LTE 通信系統(tǒng)，逐漸向用戶(hù)提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率及更高的頻譜利用率。LTE(Long Term Evolution)項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，新技術(shù)的采用也對(duì)測(cè)試提出了新的要求。

1.數(shù)據(jù)吞吐量和頻譜效率
出于市場(chǎng)因素的考慮，對(duì)不同無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)比較的第一個(gè)參數(shù)往往就是每個(gè)用戶(hù)所能達(dá)到的峰值數(shù)據(jù)率。峰值數(shù)據(jù)率通常正比于使用的總頻譜，對(duì)于MIMO系統(tǒng)而言，則要依據(jù)接收和傳輸天線(xiàn)的最小數(shù)目而定。LTE系統(tǒng)在20MHz帶寬內(nèi)的上、下行峰值數(shù)據(jù)率分別為100Mbit/s和50Mbit/s，這里的基本假設(shè)是終端具有兩根接收天線(xiàn)和一根發(fā)射天線(xiàn)。系統(tǒng)峰值數(shù)據(jù)速率是在理想的條件下達(dá)到的，但在實(shí)際系統(tǒng)部署中對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的多種使用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)速率受距離基站距離，終端移動(dòng)速度，業(yè)務(wù)類(lèi)型等多種因素影響。在測(cè)試或驗(yàn)證過(guò)程中必須考慮不同應(yīng)用場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)吞吐量。

2.與其他無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)之間的互操作性。
除了系統(tǒng)性能，其它方面的考慮對(duì)營(yíng)運(yùn)商來(lái)說(shuō)也很重要，包括降低部署成本，靈活使用頻譜及與原系統(tǒng)的互操作性等。與其它無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)靈活的互操作對(duì)于業(yè)務(wù)的連續(xù)性來(lái)講很重要，特別是在LTE早期階段，由于只有部分覆蓋會(huì)經(jīng)常發(fā)生切換到原系統(tǒng)的情況。在LTE無(wú)線(xiàn)接入設(shè)計(jì)中，只有對(duì)測(cè)量來(lái)自其它系統(tǒng)的信號(hào)和快速切換機(jī)制進(jìn)行綜合運(yùn)用時(shí)，才能保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性和短的中斷時(shí)間。因此LTE第一版就緊密支持與其它3GPP技術(shù)和非3GPP技術(shù)比如CDMA2000的交互操作。

3.2安捷倫LTE解決方案

1、LTE設(shè)計(jì)仿真
基帶設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
● 系統(tǒng)級(jí)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
● 物理層(PHY) 算法開(kāi)發(fā)
● 信號(hào)處理硬件

Agilent SystemVue 是一個(gè)全新的、用于基帶物理層體系結(jié)構(gòu)和算法的電子系統(tǒng)級(jí)(ESL) 設(shè)計(jì)環(huán)境。SystemVue針對(duì)3GPP LTE 提供了兩個(gè)級(jí)別的測(cè)試能力，使您的設(shè)計(jì)從一開(kāi)始就能保證與儀器保持一致性。SystemVue的基帶驗(yàn)證程序庫(kù)是一組預(yù)先定義的、可快速使用的參數(shù)化LTE 算法參考模型，為設(shè)計(jì)人員在信號(hào)處理過(guò)程中的任何環(huán)節(jié)上比較波形和生成測(cè)試矢量提供了“ 完美的” 標(biāo)準(zhǔn)。基帶考察程序庫(kù)(baseband exploration library) 更進(jìn)一步開(kāi)放了算法源代碼，幫助您更快地完成LTE 設(shè)計(jì)

ADS LTE Library  
 
射頻設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
● 模擬/ 射頻設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
● 系統(tǒng)級(jí)物理層集成
● 連接狀態(tài)下的模擬/ 數(shù)字協(xié)同驗(yàn)證

用于ADS 的Agilent 3GPP LTE 無(wú)線(xiàn)程序庫(kù)可以為射頻設(shè)計(jì)人員和系統(tǒng)集成人員節(jié)省寶貴的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證時(shí)間，幫助他們提高原始的、未經(jīng)校正的物理層性能。該程序庫(kù)提供多種信號(hào)處理模型和預(yù)先配置的仿真設(shè)置，以便與Agilent ADS 軟件配合使用。它可以生成并解調(diào)符合最新LTE 標(biāo)準(zhǔn)( 包括MIMO 和TDD) 的測(cè)試信號(hào)。這使設(shè)計(jì)人員在將RFIC 和電路板設(shè)計(jì)投入制造之前，能夠?qū)ι漕l硬件的物理層性能進(jìn)行早期驗(yàn)證，從而避免了代價(jià)高昂的設(shè)計(jì)返工。與其他解決方案不同，AgilentADS 程序庫(kù)使您可以將實(shí)時(shí)、高性能的射頻仿真、基帶仿真與實(shí)際環(huán)境中符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)合起來(lái)，加快總體物理層的整合和測(cè)試。

2、LTE上行鏈路和下行鏈路信號(hào)生成
安捷倫通過(guò)將信號(hào)發(fā)生器與Signal Studio 信號(hào)生成軟件相組合，為自己在移動(dòng)通信行業(yè)建立了牢固的聲譽(yù)。多樣化和全面的軟件適用于研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)有的和正在演進(jìn)中的2G、3G、3.5G 和4G 通信系統(tǒng)。您可以快速輕松地建立性能經(jīng)過(guò)優(yōu)化的LTE 參考信號(hào)，以進(jìn)行元器件級(jí)參數(shù)測(cè)試、基帶子系統(tǒng)驗(yàn)證、接收機(jī)性能驗(yàn)證和先進(jìn)的功能測(cè)試。

 

Signal Studio 軟件能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)的測(cè)試信號(hào)進(jìn)行配置，針對(duì)多種技術(shù)驗(yàn)證元器件、接收機(jī)和基帶ASIC 的性能。該軟件可與Agilent MXG 信號(hào)發(fā)生器結(jié)合使用，從而獲得業(yè)界最佳的相鄰信道泄漏比(ACLR) 性能，成為測(cè)試和評(píng)估基站元器件( 例如多載波功率放大器) 的理想工具。Signal Studio 軟件與Agilent ESG 信號(hào)發(fā)生器結(jié)合，適用于需要更低相位噪聲、最佳電平精度或數(shù)字I/Q 輸入和輸出的應(yīng)用。此外，Signal Studio 軟件還可與Agilent PXB 基帶發(fā)生器和通道仿真器結(jié)合，用于需要MIMO 衰落、生成干擾激勵(lì)、數(shù)字I/Q 輸入和輸出、實(shí)時(shí)信號(hào)生成或?qū)Ω呒?jí)LTE 功能( 例如HARQ) 進(jìn)行閉環(huán)測(cè)試的應(yīng)用.

3、LTE上行鏈路和下行鏈路信號(hào)分析
新興的寬帶通信系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，因此需要進(jìn)行靈活的信號(hào)分析和深入的調(diào)制分析，以及射頻功率測(cè)量。通過(guò)提供全球一流的精度、靈活性和標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè)量應(yīng)用，AgilentX 系列(PXA/MXA/EXA) 信號(hào)分析儀可以很容易地測(cè)量復(fù)雜信號(hào)。此外，Agilent 89600 VSA 軟件與Agilent X 系列信號(hào)分析儀結(jié)合使用，為研發(fā)工程師提供全面的通用和標(biāo)準(zhǔn)一致性信號(hào)測(cè)試和故障診斷工具。使用具有LTE 分析能力的89600VSA 軟件可對(duì)LTE 設(shè)備的性能進(jìn)行更
深入的分析。高性能VSA 軟件可幫助射頻和基帶工程師進(jìn)行業(yè)界最全面的LTE 物理層信號(hào)分析。89600 VSA軟件的特性包括:
● 一個(gè)選件中同時(shí)包含下行鏈路(OFDMA) 和上行鏈路(SC-FDMA)
●  FDD 模式，通用幀結(jié)構(gòu)類(lèi)型1
●  TDD 模式，通用幀結(jié)構(gòu)類(lèi)型2
● 所有LTE 帶寬: 1.4 MHz 至20 MHz
● 所有調(diào)制格式和序列: BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 和CAZAC (Zadoff-Chu)
● 高達(dá)4x4 DL MIMO 可支持4 通道平臺(tái)
● 自動(dòng)檢測(cè)和解調(diào)下行鏈路用戶(hù)突發(fā)信號(hào)
● EVM < -50 dB (<0.35%)，處于業(yè)界領(lǐng)   先水平( 不同的測(cè)量平臺(tái)存在差異)
● 多種通道內(nèi)測(cè)量和跡線(xiàn)可供選擇— 整體/ 數(shù)據(jù)部分/ 參考信號(hào)的EVM、EVM/ 通道、載波、符號(hào)、資源塊和時(shí)隙。
● 設(shè)計(jì)出色的用戶(hù)界面，包括多達(dá)六個(gè)屏幕( 可同時(shí)顯示，也可根據(jù)用戶(hù)的選擇進(jìn)行顯示)、顏色編碼和用于連接多條跡線(xiàn)的游標(biāo)。

89600VSA軟件 

4、E6621A PXT 無(wú)線(xiàn)通訊測(cè)試儀
Agilent E6621A PXT 無(wú)線(xiàn)通信測(cè)試儀為整個(gè)LTE UE 開(kāi)發(fā)周期( 從早期開(kāi)發(fā)到射頻一致性及互操作測(cè)試)提供領(lǐng)先的測(cè)試解決方案。AgilentE6621A 的特性包括:
● 實(shí)時(shí)的基站網(wǎng)絡(luò)仿真，實(shí)現(xiàn)方便而真實(shí)的集成和驗(yàn)證測(cè)試
● LTE 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)量套件
● MIMO 2x2
● 6 GHz 頻率范圍，采用Windows XP® 操作系統(tǒng)的內(nèi)部PC 控制器
● 支持2 小區(qū)功能
● 端到端數(shù)據(jù)速率高
● 結(jié)合Agilent 8960 進(jìn)行Inter-RAT 切換測(cè)試 

Inter-RAT 切換測(cè)試

 
總結(jié)： 
先進(jìn)射頻微波測(cè)試能為技術(shù)開(kāi)發(fā)提供新的技術(shù)途徑，大大提高應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)的效率和質(zhì)量，測(cè)試儀表能在產(chǎn)品的概念規(guī)劃，仿真設(shè)計(jì)和實(shí)物驗(yàn)證等階段發(fā)揮重要作用，是核心技術(shù)突破的重要技術(shù)資源。