PXIe-5668R-26.5GHz寬帶信號(hào)分析儀的優(yōu)點(diǎn)

1. 概覽

PXIe-5668R矢量信號(hào)分析儀(VSA)提供的帶寬為765 MHz，具有一流的測(cè)量性能和測(cè)量速度。這款高性能微波信號(hào)分析儀可以滿足各種應(yīng)用的嚴(yán)苛需求，比如無線通信、射頻集成電路(RFIC)特性化、無線電探測(cè)和定位(RADAR)測(cè)試以及頻譜監(jiān)測(cè)/信號(hào)情報(bào)等。

如圖1所示，PXIe-5668R將高射頻測(cè)量性能、高測(cè)量速度和高靈活性獨(dú)一無二地集于一身。這款儀器具有的行業(yè)領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)范圍和帶寬使之成為滿足研發(fā)應(yīng)用中各種嚴(yán)格測(cè)量需求的理想選擇。由于PXIe-5668R采用PXI架構(gòu)，因此它又具有大批量生產(chǎn)測(cè)試所需的快速測(cè)量特性。最后，該矢量信號(hào)分析儀包含了LabVIEW可編程Xilinx Kintex-7 FPGA，用戶可以通過添加觸發(fā)或者添加信號(hào)處理程序來自定義儀器的行為。

2. RF測(cè)量性能

PXIe-5668R是一種基于快速傅里葉變換(FFT)的PXI信號(hào)分析儀，適用于高頻頻譜分析和矢量信號(hào)分析。低相位噪聲、低本底噪聲以及高二階和高三階截距等特性的結(jié)合使得該儀器具有出色的動(dòng)態(tài)范圍，可滿足相鄰信道泄漏比(ACLR)測(cè)量、雜散測(cè)量、諧波測(cè)量等各種測(cè)量的需求。表1展示了中心頻率在1 GHz和20 GHz時(shí)的PXIe-5668R典型性能。

PXIe-5668R具有的2 GS/s數(shù)字化儀使其可以達(dá)到極大的瞬時(shí)帶寬。如表1所示，儀器在中心頻率低于3.6 GHz時(shí)的瞬時(shí)帶寬為320 MHz，當(dāng)中心頻率介于3.6 GHz和26.5 GHz之間時(shí)，瞬時(shí)帶寬高達(dá)765 MHz。

動(dòng)態(tài)范圍

PXIe-5668R優(yōu)越的動(dòng)態(tài)范圍性能使它能夠精確地進(jìn)行互調(diào)失真(IMD)、相鄰信道功率(ACP)以及誤差矢量幅度(EVM)等一系列測(cè)量。在圖2和圖3中，儀器的動(dòng)態(tài)范圍圖表明噪聲和線性度都是混頻器電平的函數(shù)。

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圖2. 1 GHz中心頻率時(shí)PXIe-5668R的動(dòng)態(tài)范圍

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圖3. 20 GHz中心頻率時(shí)的PXIe-5668R動(dòng)態(tài)范圍圖

在圖2中，我們可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)測(cè)量中混頻器電平大約為36 dBm，此時(shí)儀器在1 Hz帶寬下具有接近于117 dB的無雜波動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)。在20 GHz下（圖3），PXIe-5668R達(dá)到近似性能的最佳混頻器電平是37 dBm。在這一混頻器電平下，儀器在1 Hz帶寬下的無雜波動(dòng)態(tài)范圍為115 dB。

出色的線性度和本底噪聲對(duì)IMD 和 ACP的測(cè)量具有至關(guān)重要的作用。事實(shí)上，最能體現(xiàn)儀器執(zhí)行這些測(cè)量的能力的技術(shù)參數(shù)是三階截距(TOI) 。1 GHz中心頻率及0 dB衰減下， PXIe-5668R的TOI參數(shù)值高于+23 dBm。如圖4所示，在1 GHz下，儀器的標(biāo)稱TOI參數(shù)為+25 dBm，比該參數(shù)值高出2 dB。

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圖4. PXIe-5668R互調(diào)失真測(cè)量

雖然根據(jù)慣例，RF信號(hào)分析儀的TOI參數(shù)是在0 dB衰減下進(jìn)行定義，但是RF信號(hào)分析儀測(cè)量出的TOI要比該規(guī)格參數(shù)要高得多。在實(shí)際使用中，用戶可以通過將PXIe-5668R的內(nèi)置衰減切換到75 dB來優(yōu)化測(cè)量系統(tǒng)的線性度。

除了IMD測(cè)量外，PXIe-5668R的高動(dòng)態(tài)范圍也使之成為進(jìn)行頻譜測(cè)量的理想工具，比如ACP 和ACLR測(cè)量。圖5顯示了一個(gè)WCDMA信號(hào)的ACLR測(cè)量，其中最低固有ACLR接近于85 dB。

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圖5. PXIe-5668R在468 MHz下的WCDMA ACLR性能

除了進(jìn)行UMTS ACLR測(cè)量外，PXIe-5668R還可以搭配NI無線標(biāo)準(zhǔn)軟件工具包使用，以使用GSM/EDGE、UMTS/HSPA+、LTE/LTE Advanced、藍(lán)牙以及802.11a/b/g/n/p/ac等技術(shù)測(cè)試設(shè)備。

3. 寬瞬時(shí)帶寬

PXIe-5668R可以提供320 MHz和765 MHz的瞬時(shí)帶寬，這取決于頻率范圍。PXIe-5668R只通過單次采集就能測(cè)量極大的帶寬，這一特性非常適用于無線通信測(cè)試和雷達(dá)脈沖測(cè)量。使用EVM等度量指標(biāo)測(cè)量帶寬信號(hào)時(shí)，RF信號(hào)分析儀的瞬時(shí)帶寬必須大于信號(hào)帶寬。比如，對(duì)于IEEE 802.11ac等無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量EVM需要的瞬時(shí)帶寬為160 MHz。除此之外，160 MHz 802.11ac信號(hào)的頻譜掩模要求該信號(hào)頻率偏離中心頻率的最大范圍為 ? 240 MHz ，以實(shí)現(xiàn)高達(dá)480 MHz的總帶寬。在765 MHz的瞬時(shí)帶寬下， PXIe-5668R可以在單次采集的情況下進(jìn)行160 MHz頻譜掩模等測(cè)量。

包括雷達(dá)脈沖測(cè)量在內(nèi)的其他應(yīng)用也需要極大的瞬時(shí)帶寬。對(duì)于典型的雷達(dá)脈沖，信號(hào)的頻率域特性表現(xiàn)為主瓣和理論上無限大的副瓣的同步函數(shù)，如圖6所示。

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圖6. 100 MHz.帶寬中所包含的20 ns脈沖主瓣.

脈沖上升時(shí)間測(cè)量及其他雷達(dá)脈沖測(cè)量需要VSA捕獲主瓣和多個(gè)副瓣。測(cè)量X納秒的脈沖上升時(shí)間通常要求儀器的瞬時(shí)帶寬必須是3/X。比如，要想測(cè)量低至5ns的脈沖上升時(shí)間，那么儀器的瞬時(shí)帶寬就應(yīng)當(dāng)是3 / (5 ns) 或者600 MHz。在圖7中可以觀察到，由于PXIe-5668R具有高帶寬，因此它可以極其精確的測(cè)量脈沖上升時(shí)間，在本例中上升時(shí)間是8 ns。

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圖7. 零展頻模式下20ns脈沖的時(shí)域

雖然PXIe-5668R的超高帶寬使之成為精確測(cè)量脈沖時(shí)間的理想工具，但是較高的瞬時(shí)帶寬也使得PXIe-5668R可在展頻小于儀器的瞬時(shí)帶寬的情況下更快速地進(jìn)行頻譜測(cè)量。

4. 靈活性

PXIe-5668R射頻信號(hào)分析儀的最后一個(gè)關(guān)鍵屬性是靈活性，即用戶可以重新配置該儀器。由于PXIe-5668R可使用LabVIEW FPGA進(jìn)行編程，因此用戶自定義的信號(hào)處理算法可以嵌入到儀器內(nèi)。比如，用戶可以使用LabVIEW示例代碼將儀器配置成實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RTSA)。如圖8所示，利用RTSA的特性，用戶在時(shí)域中連續(xù)實(shí)時(shí)地分析超寬帶寬的譜頻。

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圖8. PXIe-5668R的實(shí)時(shí)譜頻分析功能提供了獨(dú)特的可視化工具，如持續(xù)時(shí)間顯示

最后，由于該儀器采用模塊化架構(gòu)，儀器的下變頻器和數(shù)字化儀模塊支持多通道接收器配置。PXIe-5668R矢量信號(hào)分析儀可實(shí)現(xiàn)多模塊共享本振(LO)和其他定時(shí)信號(hào)以及各射頻通道之間的相位相干。多通道接收器的相位相干對(duì)于雷達(dá)測(cè)向、波束形成、多輸入和多輸出(MIMO)設(shè)備測(cè)試等應(yīng)用非常重要。圖9顯示的是一個(gè)雙通道射頻信號(hào)分析儀的配置示例。

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圖9. 多個(gè) PXIe-5668R儀器可針對(duì)多通道、相位相干射頻信號(hào)采集進(jìn)行配置

使用如圖9所示的配置，用戶就可實(shí)現(xiàn)多通道測(cè)量應(yīng)用的通道間緊密同步。

5. 架構(gòu)