1. 綜述

4G LTE 或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通信等現(xiàn)代通信技術(shù)非常復(fù)雜，為通信組件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者與制造者帶來了極大挑戰(zhàn)。在增加了國際標(biāo)準(zhǔn)組織實(shí)施的綜合一致性測試之后，必須通過高性能測試與測量設(shè)備而非完成任務(wù)來迎接挑戰(zhàn)。

2. 儀表性能與功能

2.1 同時(shí)產(chǎn)生有用及干擾信號(hào)

根據(jù)Release 11、3GPP TS 36.141 針對(duì) 4G LTE 一致性測試實(shí)施的阻塞測試便是一個(gè)極好的示例。這些測試要求被測設(shè)備能在矢量調(diào)制干擾信號(hào)或連續(xù)波 (CW) 干擾信號(hào)中準(zhǔn)確測量出所需的 LTE 矢量調(diào)制信號(hào)。在 4G LTE 一致性測試中，所需的 LTE 信號(hào)為 2 GHz 左右，干擾信號(hào)高達(dá) 12.75 GHz。

2.2 衰落及MIMO信號(hào)模擬
為模擬真實(shí)的現(xiàn)實(shí)條件，可應(yīng)用衰落和/或加性高斯白噪音 (AWGN) 人為惡化矢量信號(hào)發(fā)生器生成的理想 LTE 信號(hào)。必須選擇一種可輕松配置的高性能信號(hào)發(fā)生器，從而以可復(fù)制的方式生成復(fù)雜的衰落場景或高斯白噪音。但是，如果預(yù)計(jì)要處理多種測試場景，則儀器的性能應(yīng)更加優(yōu)越。例如，羅德與施瓦茨的 R&S SMW200A 矢量信號(hào)發(fā)生器便能夠處理發(fā)射機(jī)和接收機(jī)端多天線系統(tǒng)中的復(fù)雜信號(hào)（MIMO 模式 2 × 2、4 × 4、8 × 2 等）。

精簡測試設(shè)置流程是另一重要標(biāo)準(zhǔn)。由于大多數(shù)傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器僅提供一條信道，因此相關(guān)設(shè)置通常需要兩臺(tái)儀器。而選擇 R&S SMW200A 等含兩條信道的高性能矢量信號(hào)發(fā)生器則更為明智 - 不僅因?yàn)槠淇蓛?nèi)部生成衰落或 AWGN 以及提供額外信道。

2.3 高質(zhì)量的信號(hào)性能

選擇矢量信號(hào)發(fā)生器后，生成高質(zhì)量信號(hào)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(hào)質(zhì)量指標(biāo)。如果矢量調(diào)制干擾信號(hào)的頻率與所需的 LTE 信號(hào)頻率非常接近，那么卓越的 ACLR 便是測試成功的關(guān)鍵。如圖 1 中的示例所示，CW 干擾信號(hào)頻率為 12.75 GHz 時(shí)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(zhǔn)確度 (2) 可產(chǎn)生準(zhǔn)確并且可復(fù)制的測量結(jié)果。

同時(shí)，所生成的 4G 和干擾信號(hào)質(zhì)量必須擁有高的電平準(zhǔn)確度 (2) 等性質(zhì)，且信號(hào)內(nèi)容必須精確定義。在多種測試場景中，配置正確和信號(hào)質(zhì)量對(duì)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可復(fù)制性有著決定性影響。選擇滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的矢量信號(hào)發(fā)生器是一致性預(yù)測試成功的關(guān)鍵。

2.4 便捷的操作界面和測試向?qū)?/p>

除性能之外，易于使用也是一項(xiàng)重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。手動(dòng)配置測試設(shè)置不僅沉悶耗時(shí)，而且容易出錯(cuò)。為更快地進(jìn)行設(shè)置且不產(chǎn)生人為錯(cuò)誤，測試工程師應(yīng)考慮并比較儀器的軟件測試向?qū)Чδ?。例如，R&S SMW200A 向?qū)Э勺審?fù)雜的測試場景設(shè)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(biāo)準(zhǔn)Release版本，按下“應(yīng)用”按鈕，便可開始進(jìn)行測量。

圖 2：可使用測試用例向?qū)а杆倥渲脧?fù)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(hào)路徑中，所生成的 LTE 有用信號(hào)為 1.95 GHz，電平為 –100.8 dBm；下層信號(hào)路徑中，所生成的 CW 干擾信號(hào)為 12.75 GHz，電平為 –15 dBm。

3. 高達(dá) 20 GHz的相參信號(hào)

測量有源天線系統(tǒng)等波束成型應(yīng)用要求有高質(zhì)量的相參測試信號(hào)。共時(shí)鐘參考并不足以確保相對(duì)相位能長時(shí)間保持穩(wěn)定。耦合兩個(gè)信號(hào)發(fā)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(gè)儀器內(nèi)部的兩條發(fā)生器路徑的相位同步精準(zhǔn)且可長時(shí)間保持穩(wěn)定。

在 R&S SMW200A 等功能全面的矢量信號(hào)發(fā)生器中能夠輕松進(jìn)行 LO 耦合。如圖 4 所示，如若需要額外的相參信號(hào)，主站中的 LO 信號(hào)則會(huì)輸入從站發(fā)生器中。

圖 4：多臺(tái) 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(wǎng)絡(luò)是直傳微波鏈路（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信）的一個(gè)主要應(yīng)用方面。高達(dá) 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(shù)據(jù)速率，可通過合適的高階調(diào)制（128QAM 及以上）和寬帶（50 MHz 及以上）實(shí)現(xiàn)。

由于需要測量的是被測設(shè)備 (DUT) 而非信號(hào)源的誤差矢量幅度 (EVM)，因此這些技術(shù)對(duì)信號(hào)質(zhì)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(duì)于高階調(diào)制和寬帶，R&S SMW200A 也能提供優(yōu)越性能。對(duì)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(diào)制的信噪比都約為 49 dB。圖 5 為 1024QAM 信號(hào)條件下儀器的 EVM vs.頻率測量值。

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

5. 總結(jié)
每一種新型現(xiàn)代 RF 通信技術(shù)都會(huì)為設(shè)計(jì)者和制造者帶來新的挑戰(zhàn)。要確保產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)和制造工作有效且優(yōu)異，需要借助性能愈加優(yōu)越的矢量信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行測試。下一代通信技術(shù)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(zhǔn)確可靠地生成干擾信號(hào)以及持續(xù)提供頂級(jí)性能，所有這些都是矢量信號(hào)發(fā)生器需要具備的重要特性。

5.1高達(dá)20GHz的兩條RF路徑

R&S SMW200A 矢量信號(hào)發(fā)生器（見圖 6）擁有兩條 RF 路徑，頻率上限高達(dá) 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(lǐng)域的大范圍測試應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域。

通過 R&S SMW200A 中現(xiàn)在可使用的 20-GHz 頻率選件，A&D 領(lǐng)域的應(yīng)用可運(yùn)行 于X 波段和 Ku 波段。如果裝備了兩個(gè) 20 GHz 頻率選件，則兩路 RF 信號(hào)可針對(duì)相控陣天線系統(tǒng)測試進(jìn)行相位耦合。如果需要兩路以上相參信號(hào)，則可串聯(lián)另一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器。

5.2關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

為滿足飛速發(fā)展的世界所帶來的最新測試挑戰(zhàn)，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(tái)設(shè)備便已足夠。其特性包括：

頻率范圍可擴(kuò)展至 20 GHz（一條或兩條路徑）

基帶帶寬高達(dá) 160 MHz（射頻）

外部 I/Q 帶寬高達(dá) 2 GHz（射頻）

電子衰減器高達(dá) 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(guān)幫助

基于 SCPI 語句的宏錄制器*

R&S SMW200A 滿足當(dāng)今一系列測試標(biāo)準(zhǔn)，其易于使用的特點(diǎn)也可讓用戶專注于眼前的測量任務(wù)而無需浪費(fèi)時(shí)間為不同測試設(shè)置進(jìn)行連線與校準(zhǔn)。

圖 7：R&S SMW200A 微波矢量信號(hào)發(fā)生器的重要特性。