关于S®SMW200A 矢量信号发生器的性能分析和应用

为测试 WLAN 802.11ad 接收机生成高达65 GHz的宽带信号是一个重大挑战。R&SSMW200A矢量信号发生器结合新型R&SSZU100A I/Q 上变频器征服了这项任务，并且能够客观评价这些接收机的性能。

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开发适应这种应用的信号发生器必须超越常规调制带宽和频率范围。技术要求规范包括生成高达60 GHz频率范围的宽带信号以及2 GHz射频带宽，要具有大输出功率和出色的信号质量。本文介绍新型R&SSZU100A I/Q上变频器现在如何扩展R&SSMW200A矢量信号发生器的能力一直到65 GHz，尤其是针对WLAN 802.11ad应用。

65 GHz – 测试和测量的挑战

到目前为止，对毫米波接收机的可重复测试一直非常复杂。一段时间以来，直接使用矢量信号发生器（如R&SSMW200A）已经可以轻松生成高达40 GHz频率范围的宽带测试信号。然而，信号频率达到60GHz范围时（例如用于测试WLAN 802.11ad接收机）需要额外的射频混频器，才能实现从57.32GHz到65.80GHz的目标频率。但是这些常规混频器装置有一些缺点。例如，由于实践原因，上变频到60GHz频段一般需要分几个阶段实现。这常会在工作频段中产生本机振荡器（LO）混频产物。此外，必须使用的滤波器来抑制混频期间产生的额外边带。

常规混频概念也受制于波动的射频特性。根据频率和电平的不同，该装置通常有不同的频率响应。为了应对这种情况，必须使用外部测量设备记录实际频率响应并进行繁琐的校正。然而，这种补偿仅对一个电平和一个频率有效，实际上每次测量前需要重新校准该补偿，这导致测量时间相当长。

与低于6GHz的频率相比，毫米波传播明显衰减更严重使事情更加复杂。对已建成的测试装置，预计每米有7dB到10dB的衰减。然而，由于天线阵列和射频前端紧密集成在一起，通常不允许用有线方式连接WLAN 802.11ad接收机。因此，测试WLAN 802.11ad信号只能通过空中接口进行。

在典型的经空中传播的测试装置中，发生器信号被传递到发射喇叭天线（例如，有23dBi增益），并且将被测接收器放置在离开例如1米的位置。60GHz信号在自由空间传播时的衰减为68dB / m，这意味着完成这些测试需要信号发生器有相对高的输出功率。为了满足WLAN 802.11ad接收机针对MCS 12信号的-53 dBm的灵敏度限制，信号发生器必须生成至少有-8 dBm发射功率的信号。由开关、适配器或馈线电缆引起的测试设置中的损耗将所需功率增加到0 dBm或更大。如果要一直测试到WLAN接收机的极限，还必须能产生具有同样调制质量，特别是有良好信噪比的非常低的电平，这是常规测试装置要面对的主要挑战。

用于 65 GHz的矢量信号发生器

实现这些测量的独特解决方案是新型R&SSZU100A I/Q上变频器，它将R&SSMW200A矢量信号发生器扩展到57.32 GHz到65.80 GHz频率范围（参阅图1和图2）。此发生器的宽带基带选件（R&SSMW-B9）生成内部WLAN 802.11ad信号，这些信号具有所需的1.76 GHz符号速率。可以根据需要配置所有WLAN特有的参数，如调制、编码、数据包大小和MAC头。这个大约2 GHz的基带信号通过模拟I/Q输入端馈送到R&SSZU100A，在那里使用由R&SSMW200A的高性能射频合成模块生成的本机振荡器信号，将其上变频到60 GHz频段。这个I/Q上变频器通过USB控制，并无缝集成到R&SSMW200A操作理念中。通常，通过信号发生器的图形用户界面调整频率和电平。用户可以轻松、方便地操作该装置，就像使用罗德与施瓦茨公司的各种独立矢量信号发生器一样。

图1：R&SSZU100A I/Q上变频器将R&SSMW200A扩展到57.32 GHz至65.80 GHz频率范围，用于WLAN 802.11ad接收机测量

图2：R&SSZU100A I/Q上变频器无缝嵌入R&SSMW200A 的操作理念中

高输出功率

R&SSZU100A设计用作远端毫米波头。它可以紧靠被测设备放置，可用其可调节的支脚和各种安装点灵活定位。喇叭天线可直接安装到其波导输出端（WR15），不需要额外的适配器。这个I/Q上变频器有自己的输出放大器、衰减器和直接安装在波导输出端上的集成电平检测器。这使得可以凭借在整个动态范围上具有的优异线性度，以及实际上具有的恒定信噪比，从-80dBm到+5dBm精确设置电平。通常，可获得甚至大于+10 dBm的输出电平。此先进的合成理念确保杂散和镜像得到抑制，不再需要带有其不希望的插入损耗的外部滤波器。所有这些措施大大减小了测试装置中的损耗，可确保用高输出功率测试被测设备。

实时校正频率响应

罗德与施瓦茨公司在生产过程中全面表征I/Q上变频器，并将其频率响应校正数据保存在它的EEPROM中。R&SSMW200A在运行期间使用这些值实时校正频率响应（参阅图3）。这确保了与电平、频率和信号类型无关的平坦频率响应，从而不需要在每次测量前使用昂贵的外部校准硬件校正装置。这不仅降低了硬件成本，而且在操作期间节省了额外的校准周期，并且显着缩短了总测量时间。因为频率响应校正独立于发射信号，不再需要保存每个单独测试装置的各种预失真波形。可以在不同的测量站点使用相同的信号。这减少了管理波形库所需的工作量，并提供了透明的结果。由于实时校正频率响应，R&SSMW200A和R&SSZU100A组合可以实现规定的-31 dB的优异误差矢量幅度（EVM）值；通常可达到 –32 dB甚至更好（参阅图4）。

图3：R&SSMW200A结合R&SSZU100A测量频率响应，载波频率为64.80 GHz，输出电平为+0 dBm

图4：测量得到由R&SSZU100A和 R&SSMW200A在60.48 GHz频率生成的WLAN 802.11ad信号（MCS 12）的误差矢量幅度（EVM）

总结

R&SSZU100A I/Q上变频器和R&SSMW200A矢量信号发生器，是在60 GHz频段实施WLAN 802.11ad测量的强大二元组合。该装置以卓越的信号品质和令人印象深刻的动态范围，生成符合标准的物理层信号，用于测试组件、模块和无线设备。由于采用内部实时频率响应校正，信号总是正确的。不再需要在每次测量前使用额外设备进行专门校准。该装置仅通过信号发生器工作：做必要配置后可立即开始测量。这确保工作流程搭建既快速又简单，使用户能够在最短的时间内成功执行他们的测量任务。