分享使用矢量信号发生器测试尖端通信技术的介绍和优势

1. 综述

4G LTE 或点对点微波通信等现代通信技术非常复杂，为通信组件和系统的设计者与制造者带来了极大挑战。在增加了国际标准组织实施的综合一致性测试之后，必须通过高性能测试与测量设备而非完成任务来迎接挑战。

2. 仪表性能与功能

2.1 同时产生有用及干扰信号

根据Release 11、3GPP TS 36.141 针对 4G LTE 一致性测试实施的阻塞测试便是一个极好的示例。这些测试要求被测设备能在矢量调制干扰信号或连续波 (CW) 干扰信号中准确测量出所需的 LTE 矢量调制信号。在 4G LTE 一致性测试中，所需的 LTE 信号为 2 GHz 左右，干扰信号高达 12.75 GHz。

2.2 衰落及MIMO信号模拟
为模拟真实的现实条件，可应用衰落和/或加性高斯白噪音 (AWGN) 人为恶化矢量信号发生器生成的理想 LTE 信号。必须选择一种可轻松配置的高性能信号发生器，从而以可复制的方式生成复杂的衰落场景或高斯白噪音。但是，如果预计要处理多种测试场景，则仪器的性能应更加优越。例如，罗德与施瓦茨的 R&S SMW200A 矢量信号发生器便能够处理发射机和接收机端多天线系统中的复杂信号（MIMO 模式 2 × 2、4 × 4、8 × 2 等）。

精简测试设置流程是另一重要标准。由于大多数传统信号发生器仅提供一条信道，因此相关设置通常需要两台仪器。而选择 R&S SMW200A 等含两条信道的高性能矢量信号发生器则更为明智 - 不仅因为其可内部生成衰落或 AWGN 以及提供额外信道。

2.3 高质量的信号性能

选择矢量信号发生器后，生成高质量信号的性能与具备丰富功能同样重要。仪器的邻道泄漏比 (ACLR) 是一种信号质量指标。如果矢量调制干扰信号的频率与所需的 LTE 信号频率非常接近，那么卓越的 ACLR 便是测试成功的关键。如图 1 中的示例所示，CW 干扰信号频率为 12.75 GHz 时要求宽带噪声非常低 (1)。

图 1：R&S SMW200A 的低宽带噪声 (1) 与高电平准确度 (2) 可产生准确并且可复制的测量结果。

同时，所生成的 4G 和干扰信号质量必须拥有高的电平准确度 (2) 等性质，且信号内容必须精确定义。在多种测试场景中，配置正确和信号质量对测量结果的准确性与可复制性有着决定性影响。选择满足这些标准的矢量信号发生器是一致性预测试成功的关键。

2.4 便捷的操作界面和测试向导

除性能之外，易于使用也是一项重要的选择标准。手动配置测试设置不仅沉闷耗时，而且容易出错。为更快地进行设置且不产生人为错误，测试工程师应考虑并比较仪器的软件测试向导功能。例如，R&S SMW200A 向导可让复杂的测试场景设置如同按下按钮般简单。如图 2 和图 3 所示，用户只需简单选择合适的标准Release版本，按下“应用”按钮，便可开始进行测量。

图 2：可使用测试用例向导迅速配置复杂的 LTE 测试场景。

图 3：R&S SMW200A 阻塞框图中的 LTE 阻塞测试。上层信号路径中，所生成的 LTE 有用信号为 1.95 GHz，电平为 –100.8 dBm；下层信号路径中，所生成的 CW 干扰信号为 12.75 GHz，电平为 –15 dBm。

3. 高达 20 GHz的相参信号

测量有源天线系统等波束成型应用要求有高质量的相参测试信号。共时钟参考并不足以确保相对相位能长时间保持稳定。耦合两个信号发生器路径的本振 (LO) 可解决这一问题。无需额外连接线缆，它便能确保单个仪器内部的两条发生器路径的相位同步精准且可长时间保持稳定。

在 R&S SMW200A 等功能全面的矢量信号发生器中能够轻松进行 LO 耦合。如图 4 所示，如若需要额外的相参信号，主站中的 LO 信号则会输入从站发生器中。

图 4：多台 R&S SMW200A 的相参耦合（此示例中为六路相 参载波）。

4. 测试直传微波链路

通过空口而非有线连接的基站网络是直传微波链路（点对点通信）的一个主要应用方面。高达 18 GHz 的 Ku 波段是这些链路使用的频段之一。这种连接要求有高数据速率，可通过合适的高阶调制（128QAM 及以上）和宽带（50 MHz 及以上）实现。

由于需要测量的是被测设备 (DUT) 而非信号源的误差矢量幅度 (EVM)，因此这些技术对信号质量要求很高。此类测量要求使用具有卓越 EVM 性能的仪器。即使对于高阶调制和宽带，R&S SMW200A 也能提供优越性能。对于 10 GHz 载频，128QAM 条件下其所测 EVM 为 0.36%，1024QAM 条件下所测 EVM 为 0.37%（均为 20 MHz 带宽条件下）。两种高阶调制的信噪比都约为 49 dB。图 5 为 1024QAM 信号条件下仪器的 EVM vs.频率测量值。

图 5：R&S SMW200A 生成的 1024QAM 信号条件下多种带宽的 EVMvs.频率测量值。

5. 总结
每一种新型现代 RF 通信技术都会为设计者和制造者带来新的挑战。要确保产品开发过程中的设计和制造工作有效且优异，需要借助性能愈加优越的矢量信号发生器进行测试。下一代通信技术同样要求仪器的功能种类也有所增加。更大的频率范围、能够准确可靠地生成干扰信号以及持续提供顶级性能，所有这些都是矢量信号发生器需要具备的重要特性。

5.1高达20GHz的两条RF路径

R&S SMW200A 矢量信号发生器（见图 6）拥有两条 RF 路径，频率上限高达 20 GHz，非常适合用于航空航天和国防 (A&D)、电信、研究以及教育领域的大范围测试应用。

图 6：采用两种新选件将 R&S SMW200A 的频率上限分别提高至 12.75 GHz 和 20 GHz，开启了新的应用领域。

通过 R&S SMW200A 中现在可使用的 20-GHz 频率选件，A&D 领域的应用可运行 于X 波段和 Ku 波段。如果装备了两个 20 GHz 频率选件，则两路 RF 信号可针对相控阵天线系统测试进行相位耦合。如果需要两路以上相参信号，则可串联另一台信号发生器。

5.2关键技术指标

为满足飞速发展的世界所带来的最新测试挑战，许多解决方案都需要连接并同步多种仪器。但是 R&S SMW200A（见图 7）具备广泛功能，通常单台设备便已足够。其特性包括：

频率范围可扩展至 20 GHz（一条或两条路径）

基带带宽高达 160 MHz（射频）

外部 I/Q 带宽高达 2 GHz（射频）

电子衰减器高达 12.75 GHz

衰落模拟器

模拟更高 MIMO 模式（2 × 2、4 × 4、8 × 2 等）

触摸屏，带框图

上下文相关帮助

基于 SCPI 语句的宏录制器*

R&S SMW200A 满足当今一系列测试标准，其易于使用的特点也可让用户专注于眼前的测量任务而无需浪费时间为不同测试设置进行连线与校准。

图 7：R&S SMW200A 微波矢量信号发生器的重要特性。