分享使用矢量信號發生器測試尖端通信技術的介紹和優勢

1. 綜述

4G LTE 或點對點微波通信等現代通信技術非常復雜，為通信組件和系統的設計者與制造者帶來了極大挑戰。在增加了國際標準組織實施的綜合一致性測試之后，必須通過高性能測試與測量設備而非完成任務來迎接挑戰。

2. 儀表性能與功能

2.1 同時產生有用及干擾信號

根據Release 11、3GPP TS 36.141 針對 4G LTE 一致性測試實施的阻塞測試便是一個極好的示例。這些測試要求被測設備能在矢量調制干擾信號或連續波 (CW) 干擾信號中準確測量出所需的 LTE 矢量調制信號。在 4G LTE 一致性測試中，所需的 LTE 信號為 2 GHz 左右，干擾信號高達 12.75 GHz。

2.2 衰落及MIMO信號模擬
為模擬真實的現實條件，可應用衰落和/或加性高斯白噪音 (AWGN) 人為惡化矢量信號發生器生成的理想 LTE 信號。必須選擇一種可輕松配置的高性能信號發生器，從而以可復制的方式生成復雜的衰落場景或高斯白噪音。但是，如果預計要處理多種測試場景，則儀器的性能應更加優越。例如，羅德與施瓦茨的 R&S SMW200A 矢量信號發生器便能夠處理發射機和接收機端多天線系統中的復雜信號（MIMO 模式 2 × 2、4 × 4、8 × 2 等）。

精簡測試設置流程是另一重要標準。由于大多數傳統信號發生器僅提供一條信道，因此相關設置通常需要兩臺儀器。而選擇 R&S SMW200A 等含兩條信道的高性能矢量信號發生器則更為明智 - 不僅因為其可內部生成衰落或 AWGN 以及提供額外信道。

2.3 高質量的信號性能

選擇矢量信號發生器后，生成高質量信號的性能與具備豐富功能同樣重要。儀器的鄰道泄漏比 (ACLR) 是一種信號質量指標。如果矢量調制干擾信號的頻率與所需的 LTE 信號頻率非常接近，那么卓越的 ACLR 便是測試成功的關鍵。如圖 1 中的示例所示，CW 干擾信號頻率為 12.75 GHz 時要求寬帶噪聲非常低 (1)。

圖 1：R&S SMW200A 的低寬帶噪聲 (1) 與高電平準確度 (2) 可產生準確并且可復制的測量結果。

同時，所生成的 4G 和干擾信號質量必須擁有高的電平準確度 (2) 等性質，且信號內容必須精確定義。在多種測試場景中，配置正確和信號質量對測量結果的準確性與可復制性有著決定性影響。選擇滿足這些標準的矢量信號發生器是一致性預測試成功的關鍵。

2.4 便捷的操作界面和測試向導

除性能之外，易于使用也是一項重要的選擇標準。手動配置測試設置不僅沉悶耗時，而且容易出錯。為更快地進行設置且不產生人為錯誤，測試工程師應考慮并比較儀器的軟件測試向導功能。例如，R&S SMW200A 向導可讓復雜的測試場景設置如同按下按鈕般簡單。如圖 2 和圖 3 所示，用戶只需簡單選擇合適的標準Release版本，按下“應用”按鈕，便可開始進行測量。

圖 2：可使用測試用例向導迅速配置復雜的 LTE 測試場景。

圖 3：R&S SMW200A 阻塞框圖中的 LTE 阻塞測試。上層信號路徑中，所生成的 LTE 有用信號為 1.95 GHz，電平為 –100.8 dBm；下層信號路徑中，所生成的 CW 干擾信號為 12.75 GHz，電平為 –15 dBm。

3. 高達 20 GHz的相參信號

測量有源天線系統等波束成型應用要求有高質量的相參測試信號。共時鐘參考并不足以確保相對相位能長時間保持穩定。耦合兩個信號發生器路徑的本振 (LO) 可解決這一問題。無需額外連接線纜，它便能確保單個儀器內部的兩條發生器路徑的相位同步精準且可長時間保持穩定。

在 R&S SMW200A 等功能全面的矢量信號發生器中能夠輕松進行 LO 耦合。如圖 4 所示，如若需要額外的相參信號，主站中的 LO 信號則會輸入從站發生器中。

圖 4：多臺 R&S SMW200A 的相參耦合（此示例中為六路相 參載波）。

4. 測試直傳微波鏈路

通過空口而非有線連接的基站網絡是直傳微波鏈路（點對點通信）的一個主要應用方面。高達 18 GHz 的 Ku 波段是這些鏈路使用的頻段之一。這種連接要求有高數據速率，可通過合適的高階調制（128QAM 及以上）和寬帶（50 MHz 及以上）實現。

由于需要測量的是被測設備 (DUT) 而非信號源的誤差矢量幅度 (EVM)，因此這些技術對信號質量要求很高。此類測量要求使用具有卓越 EVM 性能的儀器。即使對于高階調制和寬帶，R&S SMW200A 也能提供優越性能。對于 10 GHz 載頻，128QAM 條件下其所測 EVM 為 0.36%，1024QAM 條件下所測 EVM 為 0.37%（均為 20 MHz 帶寬條件下）。兩種高階調制的信噪比都約為 49 dB。圖 5 為 1024QAM 信號條件下儀器的 EVM vs.頻率測量值。

圖 5：R&S SMW200A 生成的 1024QAM 信號條件下多種帶寬的 EVMvs.頻率測量值。

5. 總結
每一種新型現代 RF 通信技術都會為設計者和制造者帶來新的挑戰。要確保產品開發過程中的設計和制造工作有效且優異，需要借助性能愈加優越的矢量信號發生器進行測試。下一代通信技術同樣要求儀器的功能種類也有所增加。更大的頻率范圍、能夠準確可靠地生成干擾信號以及持續提供頂級性能，所有這些都是矢量信號發生器需要具備的重要特性。

5.1高達20GHz的兩條RF路徑

R&S SMW200A 矢量信號發生器（見圖 6）擁有兩條 RF 路徑，頻率上限高達 20 GHz，非常適合用于航空航天和國防 (A&D)、電信、研究以及教育領域的大范圍測試應用。

圖 6：采用兩種新選件將 R&S SMW200A 的頻率上限分別提高至 12.75 GHz 和 20 GHz，開啟了新的應用領域。

通過 R&S SMW200A 中現在可使用的 20-GHz 頻率選件，A&D 領域的應用可運行 于X 波段和 Ku 波段。如果裝備了兩個 20 GHz 頻率選件，則兩路 RF 信號可針對相控陣天線系統測試進行相位耦合。如果需要兩路以上相參信號，則可串聯另一臺信號發生器。

5.2關鍵技術指標

為滿足飛速發展的世界所帶來的最新測試挑戰，許多解決方案都需要連接并同步多種儀器。但是 R&S SMW200A（見圖 7）具備廣泛功能，通常單臺設備便已足夠。其特性包括：

頻率范圍可擴展至 20 GHz（一條或兩條路徑）

基帶帶寬高達 160 MHz（射頻）

外部 I/Q 帶寬高達 2 GHz（射頻）

電子衰減器高達 12.75 GHz

衰落模擬器

模擬更高 MIMO 模式（2 × 2、4 × 4、8 × 2 等）

觸摸屏，帶框圖

上下文相關幫助

基于 SCPI 語句的宏錄制器*

R&S SMW200A 滿足當今一系列測試標準，其易于使用的特點也可讓用戶專注于眼前的測量任務而無需浪費時間為不同測試設置進行連線與校準。

圖 7：R&S SMW200A 微波矢量信號發生器的重要特性。