一種矢量信號(hào)分析儀計(jì)量方法

1.當(dāng)前矢量信號(hào)分析儀計(jì)量校準(zhǔn)方法概述

目前常用的信號(hào)分析儀(VSA)計(jì)量方法采用標(biāo)準(zhǔn)矢量信號(hào)源來進(jìn)行，優(yōu)點(diǎn)是簡單方便易于操作，缺點(diǎn)是無法保證“標(biāo)準(zhǔn)源”的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。

國際上的計(jì)量機(jī)構(gòu)，如德國PTB、英國NPL、美國NIST采用高速采樣示波器和多載波信號(hào)源，通過同步觸發(fā)裝置進(jìn)行時(shí)間和相位同步并進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，示波器的采樣值，經(jīng)過軟件程序計(jì)算后，作為幅度相位參數(shù)基準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀參數(shù)的計(jì)量校準(zhǔn)。

多載波信號(hào)源+示波器+同步器優(yōu)點(diǎn)是將矢量參數(shù)溯源到功率電平、時(shí)間和頻率上，缺點(diǎn)是示波器頻率范圍受限，不確定度較大，同步延時(shí)在微波測量時(shí)帶來較大的相位誤差，系統(tǒng)復(fù)雜，引入更多的不確定度。

2.本文提出的計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)

本文提出連續(xù)波頻率偏移法測量信號(hào)分析儀的剩余誤差，基于本方法，加入模擬調(diào)制測量信號(hào)分析儀的測量準(zhǔn)確度。

a.連續(xù)波頻率偏移法：計(jì)量信號(hào)分析儀的載波頻率誤差、功率誤差、矢量信號(hào)分析剩余誤差（表征信號(hào)分析儀解調(diào)各項(xiàng)指標(biāo)的本底噪聲）；

b.連續(xù)波頻率偏移附加模擬調(diào)制法：矢量信號(hào)分析儀的誤差矢量幅度EVM、幅度誤差和相位誤差的量值準(zhǔn)確度校準(zhǔn)和檢定

c.多載波法：矢量信號(hào)分析儀的I/Q偏移（載波泄漏）的量值準(zhǔn)確度校準(zhǔn)和檢定

3.量值定義

3.1.?? I/Q信號(hào)

矢量是一個(gè)圖解工具，就是在直角坐標(biāo)系中用一個(gè)旋轉(zhuǎn)箭頭描述信號(hào)，箭頭的長度代表信號(hào)峰值幅度，箭頭與橫軸的正半軸夾角為相位，箭頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正方向，每秒鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)為頻率。

將信號(hào)進(jìn)行矢量分解，即分解為峰值幅度相同、頻率相同但相位相差90度的兩個(gè)分量。通常采用一個(gè)余弦信號(hào)和一個(gè)正弦信號(hào)描述這兩個(gè)信號(hào)。其中余弦分量為同相分量I，正弦分量為正交分量Q。

3.2.?? 誤差矢量幅度（EVM）

誤差矢量(EV)是實(shí)際測量信號(hào)（m）與理想無誤差參考信號(hào)(R)的矢量差。誤差矢量幅度通常表述為其與參考信號(hào)幅度的百分比。

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3.3.?? 幅度誤差

實(shí)際測量信號(hào)（m）與理想無誤差參考信號(hào)(R)的幅度差。幅度誤差通常表述為其與參考信號(hào)幅度的百分比。

3.4.?? 相位誤差

實(shí)際測量信號(hào)（m）與理想無誤差參考信號(hào)(R)的相位差。

3.5.?? 原點(diǎn)偏移

實(shí)際測量信號(hào)原點(diǎn)與理想無誤差參考信號(hào)原點(diǎn)之間矢量差的幅度。通常表述為其與參考信號(hào)幅度的比值（dB）。

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3.6.?? I/Q不平衡

I/Q不平衡包括幅度(增益) 不平衡和相位（正交）不平衡。

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3.7.?? 載波頻率誤差

實(shí)際測量信號(hào)頻率與理想無誤差參考信號(hào)頻率差。

3.8.?? 平均功率

實(shí)際測量信號(hào)的平均功率。

4.連續(xù)波頻率偏移法(CWO)

4.1.?? 適用范圍

本方法用來測量和評(píng)價(jià)矢量信號(hào)分析儀的解調(diào)分析參數(shù)的剩余固有誤差(VSA噪聲)。

適用于以下數(shù)字調(diào)制方式：MSK, PSK, QAM；

適用于頻譜及矢量信號(hào)分析儀的以下參數(shù)的計(jì)量校準(zhǔn)：

頻率誤差，功率電平誤差，剩余EVM，剩余幅度誤差，剩余相位誤差，I/Q原點(diǎn)偏移（載波泄漏），剩余I/Q不平衡，剩余增益不平衡，剩余相位不平衡

4.2.?? 計(jì)量校準(zhǔn)設(shè)備

計(jì)量校準(zhǔn)設(shè)備是合適頻率范圍的射頻微波信號(hào)發(fā)生器，溯源標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)是頻率和功率。

4.3.?? 連續(xù)波頻率偏移法(CWO)原理

目標(biāo)是產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)，對應(yīng)矢量信號(hào)分析儀(VSA)的響應(yīng)數(shù)字解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)星座點(diǎn)，或其中一部分星座點(diǎn)。根據(jù)I/Q矢量解調(diào)原理，通過設(shè)置校準(zhǔn)信號(hào)與VSA中心頻率差對應(yīng)的I/Q相位差，得到準(zhǔn)確的I/Q矢量圖和星座點(diǎn)。

分析數(shù)字調(diào)制方式MSK, PSK 和QAM，發(fā)現(xiàn)其矢量星座圖中包含N個(gè)原點(diǎn)對稱的星座點(diǎn)，各星座點(diǎn)幅度相同，我們把這些星座點(diǎn)稱為目標(biāo)星座點(diǎn)。

經(jīng)過頻率和功率電平溯源的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號(hào)，即輸入VSA的射頻信號(hào)為連續(xù)正弦波，其頻率與VSA的中心頻率具有頻率差Δf。