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寬帶無線系統(tǒng)的信號發(fā)生與分析

        要找到能測試這些不斷發(fā)展的寬帶航空/國防系統(tǒng)的儀器非常具有挑戰(zhàn)性,。很多這些先進(jìn)的寬帶系統(tǒng)為多通道設(shè)計(jì),，采用相位陣列天線，需要多端口測試功能,。在當(dāng)前最先進(jìn)的應(yīng)用中,，同時(shí)需要寬帶信號的產(chǎn)生和分析，然而這些寬帶信號可能是數(shù)字形式而非模擬形式,。當(dāng)信號帶寬超過200MHz,，要為當(dāng)前的先進(jìn)RF系統(tǒng)找到有效的測試設(shè)備解決方案越來越困難。

        本文中,，我們將了解某些獨(dú)特的測試儀器,，這些儀器能解決先進(jìn)的航空/國防應(yīng)用的特殊需求。

新架構(gòu)滿足挑戰(zhàn)

        過去,，這些寬帶測試信號需要復(fù)雜的,、定制的測試儀器。安捷倫公司現(xiàn)在提供的測試設(shè)備架構(gòu)具有實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的寬帶多端口微波信號發(fā)生與分析所需的特性和互聯(lián)端口,。

        為了說明這些問題,，讓我們從信號發(fā)生開始研究一些特定的測試和分析解決方案。

寬帶信號源解決方案

        安捷倫Z2090B寬帶信號源解決方案利用低相位噪聲E8267D矢量信號發(fā)生器(PSG)以及高分辨率N6030A任意波形發(fā)生器,。獨(dú)特的N6030A在采樣率為1.25GS/s下,，具有高達(dá)15bit的幅度分辨率。

        44GHz PSG和高動態(tài)范圍的N6030A任意波形發(fā)生器配合工作,，能針對很多困難的寬帶應(yīng)用提供卓越的性能,。

圖1：Z2090B系統(tǒng)能產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制信號輸出

圖2：為產(chǎn)生整個(gè)頻譜環(huán)境，可以利用E8276D性能信號發(fā)生器對多個(gè)N6030A任意波形發(fā)生器信號的信號進(jìn)行上變頻處理,，來產(chǎn)生不同的頻帶,。

圖3：安捷倫提供了獨(dú)特的寬帶分析工具,，它們都使用強(qiáng)大的89600A矢量信號分析儀軟件,。

定相陣列與DF測試

        靈活的定相陣列天線主導(dǎo)了新的設(shè)計(jì)，很多這類設(shè)計(jì)的工作帶寬很寬,。對陣列跟蹤數(shù)百英里外的目標(biāo)的能力的測試通常對測試激勵(lì)提出了很大挑戰(zhàn),。這些激勵(lì)需要在多個(gè)通道中精確地定相，以仿真到達(dá)波陣面,。

        某些智能接收器使用多個(gè)相位相關(guān)的接收器來確定相對信號發(fā)射器的方位角,。測試這些系統(tǒng)很困難。它們的寬帶設(shè)計(jì)需要在多個(gè)輸入端口上精確地輸入定相信號以仿真多個(gè)發(fā)射器的空間位置關(guān)系,。

        現(xiàn)場測試多端口電子系統(tǒng)的成本通常很高昂,，需要多個(gè)相隔數(shù)百英里的昂貴的無線發(fā)射配置或表面設(shè)備。

        為滿足這種需求,，安捷倫Z2090B系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是唯一能解決定相陣列和DF設(shè)備挑戰(zhàn)的系統(tǒng),。結(jié)構(gòu)互聯(lián)被用來允許多個(gè)PSG與多個(gè)N6030A任意波形發(fā)生器調(diào)制。然后,，PSG的調(diào)制輸出可以連接到一個(gè)相位一致陣列,。這種安排可以綜合來自安捷倫Signal Studio調(diào)制綜合工具中定義的帶寬高達(dá)1GHz的信號。

        安捷倫Z5623A分布式放大器與普通的10MHz基準(zhǔn)信號將信號發(fā)生器一起鎖定,，來產(chǎn)生總相位一致的信號輸出,。

        系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對時(shí)間、相位,、幅度和頻率的完全控制,。使任意波形發(fā)生器時(shí)鐘一起同步，允許調(diào)制波形的精確定時(shí),。

        來自44 GHz E8267D的多個(gè)相位一致信號之間的相位偏移通過使用數(shù)字綜合調(diào)制來實(shí)現(xiàn),。這允許復(fù)雜信號的綜合在適當(dāng)?shù)难訒r(shí)下到達(dá)天線端口，來仿真一個(gè)到達(dá)波陣面,。

寬帶EW頻譜環(huán)境

        隨著系統(tǒng)從語音轉(zhuǎn)移到需要占用大量帶寬的高分辨率視頻,，軍用通信的帶寬要求若干年來一直增長。

        航空/國防系統(tǒng)通常工作在一種復(fù)雜的RF頻譜環(huán)境中,，干擾信號占用了很多頻段,。加之?dāng)?shù)據(jù)速率的增長，很多的通信系統(tǒng)采用擴(kuò)頻信號,，在極大的頻帶內(nèi)跳頻來降低被截取的可能性,，并改善在雜亂的信號環(huán)境中的通信性能。

        產(chǎn)生千兆赫茲的頻譜環(huán)境來測試這些數(shù)據(jù)鏈路的穩(wěn)定性需要非常高的帶寬性能,。

        當(dāng)需要產(chǎn)生這樣的測試環(huán)境時(shí),，多個(gè)PSG用N6030A任意波形發(fā)生器來調(diào)制，能對頻率進(jìn)行偏置來提供連續(xù)的信號帶寬,，采用一個(gè)PSG和N6030A系統(tǒng)就可以產(chǎn)生大于1GHz的信號,。

        例如,，5個(gè)PSG和N6030A可以產(chǎn)生高達(dá)5GHz的頻譜來測試更廣的頻譜條件。

        而且,，N6030A優(yōu)異的排序功能可以通過對短的重復(fù)信號片段排序來產(chǎn)生復(fù)雜的信號,，不需要大量的信號存儲器。這種重要的功能實(shí)現(xiàn)了長的或連續(xù)產(chǎn)生的寬帶頻譜環(huán)境,，不需要太(Tera)字節(jié)大小的高速波形存儲器,。

        此外，N6030A集成了內(nèi)置的直接數(shù)字綜合( DDS)功能,，在不需要使用額外的存儲器條件下擴(kuò)展仿真功能,。Z2090B還能配置來播放從現(xiàn)場獲得的寬帶信號,。MILCOM工程師可以采用Z2090B,，利用記錄下來的信號或合成信號，來分析系統(tǒng)對多徑,、干擾的響應(yīng),。

        先進(jìn)的工具，如Signal Studio或第三方軟件解決方案可以快速,、簡單地產(chǎn)生復(fù)雜多載波頻譜環(huán)境,，包括改變多普勒變換的發(fā)射器。

        安捷倫Z2090B系列信號仿真系統(tǒng)提供了用于解決具有挑戰(zhàn)性的寬帶信號激勵(lì)所要求的靈活性和性能,。

寬帶信號分析選項(xiàng)

        產(chǎn)生測試信號和分析寬帶調(diào)制信號具有很多相同的挑戰(zhàn)：帶寬,、多端口性能、一致性等等,?；谶@個(gè)原因，安捷倫提供了用于寬帶系統(tǒng)分析和測試的各種信號分析選項(xiàng),。

一致的接收器陣列測試

        通過比較兩個(gè)復(fù)雜調(diào)制信號的到達(dá)相位來決定方位角或描述超寬帶( UWB)信號的頻譜形狀,，Infiniium示波器提供了各種寬帶測試解決方案。

        安捷倫公司的Infiniium 80000B系列示波器采樣率高達(dá)40 GS/S,，提供高達(dá)13GHz的分析帶寬,。而且80000B具有業(yè)界最低的背景噪聲、最佳的相位噪聲性能和平坦的頻率響應(yīng),。

        這些卓越的性能特點(diǎn)允許多通道Infiniium示波器來捕獲超窄時(shí)域事件和進(jìn)行RF調(diào)制分析,。

        VSA 80000A超寬帶信號分析儀將Infiniium 80000A示波器與89600A矢量信號分析儀(VSA)軟件捆綁。這種強(qiáng)大的組合擴(kuò)展了Infiniium的測試功能,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)的時(shí)域測試,。VSA軟件支持頻域頻譜測試以及深度的調(diào)制測試。

        除了對這些數(shù)GHz帶寬的信號進(jìn)行測試之外,，高速示波器的多輸入端口允許同時(shí)進(jìn)行雙通道分析,。甚至可以實(shí)現(xiàn)跨通道信號分析相關(guān)性和相位測試,。這些獨(dú)特的功能對于比較兩個(gè)不同寬帶接收器通道間的相位非常理想。

        VSA 80000A獨(dú)特的寬帶雙端口測試功能使其成為先進(jìn)的寬帶多通道系統(tǒng)的一種有效的測試解決方案,。

軟件無線電

        當(dāng)考慮到寬帶信號分析功能時(shí),，或許不會立即想到邏輯分析儀；然而復(fù)雜系統(tǒng)越來越多的部分采用快速FPGA處理的軟件定義的硬件來實(shí)現(xiàn),，這種趨勢已經(jīng)無處不在,，越來越多的寬帶信號是數(shù)字信號。

        安捷倫的分析產(chǎn)品線非常獨(dú)特,，在很多的硬件平臺上都有89600A VSA軟件,。頻譜分析儀、示波器和邏輯分析儀都能支持這種強(qiáng)大的分析工具,。

        例如安捷倫16800系列邏輯分析儀支持采用89600A VSA軟件實(shí)現(xiàn)的寬帶數(shù)字格式調(diào)制信號的測試,。

        不僅這些高速寬帶邏輯分析儀提供一種測試數(shù)字信號調(diào)制性能的方法，盡管還是以二進(jìn)制總線格式,，89600A軟件接口還與Infiniium示波器和傳統(tǒng)的矢量信號分析儀設(shè)備上使用的相同,。

        因此，89600A分析軟件可以用于許多不同的信號格式,。邏輯分析儀可以在數(shù)字I/Q總線上進(jìn)行調(diào)制分析,。采用安捷倫公司的FPGA動態(tài)探測技術(shù)，即使FPGA內(nèi)的總線信號也可以被探測,。