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面向非射頻測試工程師的射頻測量技術基礎



　　測試那些涉及數(shù)字調制信號的發(fā)射機或放大器就需要使用矢量信號分析儀，對調制信號進行解調。矢量信號分析儀能夠測量出某個器件產(chǎn)生了多大的調制失真。解調過程是一個復雜、計算密集的過程。能夠快速進行解調和測量計算操作的矢量信號分析儀就可以大大縮短測試時間，降低測試成本。

　　射頻信號源

　　所有的射頻信號源都能產(chǎn)生連續(xù)（CW）射頻正弦波信號。某些信號發(fā)生器也能夠產(chǎn)生模擬調制射頻信號（如AM信號或脈沖射頻信號），矢量信號發(fā)生器采用IQ調制器產(chǎn)生各種模擬或數(shù)字調制信號。

　　射頻信號源進一步可以分成很多種，包括固定頻率CW正弦波輸出源、掃描輸出一個頻段非固定頻率CW正弦波的掃頻源、模擬信號發(fā)生器以及增加模擬和數(shù)字調制功能的矢量信號發(fā)生器。

　　如果測試需要激勵信號，那么就需要射頻信號源。射頻信號源的關鍵指標是頻率與幅值范圍、幅值精度和調制質量（對于產(chǎn)生調制信號的信號源而言）。頻率調諧速度和幅值穩(wěn)定時間對于減少測試時間也是非常關鍵的。

　　矢量信號發(fā)生器是一種高性能的信號源，通常結合任意波形發(fā)生器一起產(chǎn)生某些調制信號。通過任意波形發(fā)生器可以使矢量信號發(fā)生器產(chǎn)生任意類型的模擬或數(shù)字調制信號。這種發(fā)生器可以在內部產(chǎn)生多種基帶波形，在某些情況下，也可以在外部產(chǎn)生某種基帶波形然后載入到儀器中。如果測試規(guī)范要求被測的
元件、設備或系統(tǒng)按照待測設備最終使用中的處理調制方式進行測試，那么這種情況下通常需要使用矢量信號發(fā)生器。

　　如果測試規(guī)范需要進行接收器靈敏度測試、誤碼率測試、相鄰信道抑制、雙音互調抑制、或雙音互調失真的測試，那么也需要使用射頻信號源。雙音互調測試和相鄰信道抑制測試需要兩個信號源，接收器靈敏度測試和/或誤碼率測試只需要使用一個射頻信號源。

　　如果待測器件是用于移動電話的，那么測試者可能要根據(jù)移動電話標準的需要進行調制信號類型的測試。移動電話功率放大器需要結合調制信號源（例如矢量信號發(fā)生器）進行測試。在選擇某種矢量信號發(fā)生器之前，要評估一下該信號發(fā)生器在不同調制信號之間的切換速度，以確保其能夠提供最快的測試時間。

　　網(wǎng)絡分析儀

　　除了頻譜分析儀和矢量信號分析儀，第三類分析儀就是網(wǎng)絡分析儀。網(wǎng)絡分析儀包含一個內置的射頻信號源和一個測試射頻器件的寬帶（或窄帶）探測器。網(wǎng)絡分析儀以x-y坐標、極坐標或史密斯圓圖的形式輸出顯式器件的特性。

　　從本質上來看，網(wǎng)絡分析儀測量的是器件的S參數(shù)。矢量網(wǎng)絡分析儀可以提供幅值和相位信息，可以以很高的精度判斷這些器件在某個寬頻段上的傳輸損耗與增益。通過矢量網(wǎng)絡分析儀，還可以測量出回波損耗（反射系數(shù)）和阻抗匹配，進行相位測量和群延遲測量。

　　網(wǎng)路分析儀主要用于分析諸如濾波器和放大器之類的元件。值得注意的是，網(wǎng)絡分析采用的是未經(jīng)調制的連續(xù)波，分析儀的校準十分重要。利用制造商提供的校準工具包可以實現(xiàn)網(wǎng)絡分析儀的校準。

　　由于網(wǎng)絡分析儀在一臺儀器內集成了信號源和測量功能，而且分析儀具有較寬的頻率范圍，因此這類儀器的價格比較昂貴。

　　典型應用

　　需要同時使用四種主要的射頻測試儀器的一個應用實例就是功率放大器（PA）的測試。

　　信號源可以提供輸入信號，功率計或頻譜分析儀可以測量輸出功率。如果精度非常重要，例如在測量最大功率時，那么就需要使用功率計進行輸出測量。

　　PA的輸入匹配對于從事射頻發(fā)射器的設計者來說是一個關鍵參數(shù)。放大所有供給PA的功率，不因反射而損耗實際的功率，這是非常重要的。因此，PA制造商都會指明并測量PA的回波損耗（即S11），這是網(wǎng)絡分析儀可以測量出的。另外，如果僅僅需要測量標量幅值，那么可以通過一個耦合器將一個信號源和一個頻譜分析儀（或功率計）結合起來，測量反射功率的幅值。相比使用網(wǎng)絡分析儀來看，這種方法唯一的缺點就是配置過程更加復雜，需要使用額外的無源射頻元件。對于回波損耗標量的測量，功率計能夠實現(xiàn)更精確的功率測量。

　　對于輸入阻抗與輸出阻抗（一般為50歐姆）不匹配的負載，PA向這樣的負載傳輸功率的能力是衡量該PA在真實條件下性能的一個重要指標，因為在真實條件下負載（例如天線）不一定恰好具有50歐姆的特性輸入阻抗。在這種情況下，非50歐姆的電阻負載就會切換到該PA的輸出端。這種負載將迫使PA輸出高達20:1的VSWR（理想匹配的情況下，50歐的負載將會得到將近1:1的VSWR）。PA必須能夠正確工作，在存在大量反射功率的情況下為負載提供一些功率。

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