伴随人类科技和文明的发展的一直是从信息到物质文明再到人类本身的沟通和交流史，虽然这三者的沟通和交流史在人类文明史的不同阶段分别呈现不同形态和进度。

这也可以解释英文单词 “Communication”不仅代表了交通也有通信的含义，而交通本身不仅包括物质也包括人。近几年来，虽然全球化的步伐受很多政治因素干扰有放缓趋势，然而从人类文明的长期进程来看全球化依然是不可逆的。

因此人类的通讯技术也正在迈向更高带宽(传递更多信息需要更大容量)，并向更高频点(低频空间已经被占据)空间迈进。

当前为应对空前疫情，我国正在推动新型基础设施建设(简称：新基建)，指以5G、人工智能、工业互联网、物联网为代表的新型基础设施，本质上是信息数字化的基础设施。

万物互联与信息传输速率在数量级上的倍增依赖于日益增大的信号传输带宽，而高达几百MHz甚至GHz量级的信号带宽往往只能发生在更高的频段。因此，高频大带宽的射频系统开发与验证成为新一代通信应用实现的先决条件。

图1 下一代超宽带热点通信标准

5G和宽带卫星系统就是新一代通信应用的两个代表，前者解决了热点区域的高速传输，后者致力于全球无盲点覆盖。两者的结合能够实现天地互联，同时两者的系统开发与验证过程中也面临着同样的难题：如何方便而准确地在微波甚至毫米波频段进行超宽带信号解析？

传统上微波频段，甚至射频段信号分析都是频谱分析仪的主场。频谱分析仪的带宽能做到多宽，那么你能看到的信号带宽就是多宽。

过去几年时间, 频谱分析仪也是在努力地追赶时代的步伐: 从25MHz覆盖LTE, 到160MHz覆盖802.11ac, 直到510MHz/1GHz覆盖5G的单载波或者两载波分析。

但是奈何时代的步伐还是太快：低轨宽带卫星星座在全球风起云涌，V频段高达4GHz带宽的可用频谱为卫星系统工程师提供了充分的想象空间：卫星通信终于也可以像5G那样每载波用上400M带宽了，挤一挤咱还能实现8个载波排排坐，那谁再也不用担心我的速率跑不过地面了。

理想很丰满，现实很骨感。这么大的载波数量，又是OFDM调制的信号格式，功放出来的信号质量能好吗？EVM能到多少？峰均比能到多少？能做DPD吗？

这些指标直接决定了功放的输出功率能到多少，也就决定了系统的整体性能。工程师习惯性地想到频谱仪，但是频谱仪这次是真的有点吃力了。EVM解调好歹可以对带载波逐个分析不受影响，但是峰均比可得4GHz全带宽采下来计算才行啊。如果要做DPD，按照最少3倍带宽的要求，得超过10GHz带宽才够格……

是时候请出硬核示波器帮你解决这个超宽带的烦恼了。

示波器在射频分析领域一直是替补队员的角色。偶尔上场也是给频谱仪打打下手，比如利用频谱仪先下变频，然后宽带中频信号再送给示波器分析:

图2 典型频谱仪配合示波器宽带信号测量系统

为何示波器不能充当射频分析的首发队员而非得藏在频谱仪后面？

因为过去示波器在射频分析领域有三宗原罪：

示波器性能不够：

射频工程师开口几个指标：底噪，相噪和动态范围。这几个指标个个都戳中示波器的痛点。

示波器速度太慢：

示波器普遍采用直接采样，所以采样率跟信号频率直接相关；频谱仪采用下变频再采样的工作方式，因此采样率只和带宽有关，和频率无关。因此分析频率越高，示波器的速度劣势表现得更为明显。

示波器太贵：

即便有些时候迫于带宽的刚性需求而考虑示波器方案的时候，高频示波器动不动大几十万美金的价格也让人望而却步。我是想干这个事，但是我没准备这么多钱啊……

现在，横空出世的UXR示波器系列产品，终于推翻了上面三座大山，可以在毫米波宽带信号分析领域登堂入室：

射频指标不够？DC-110GHz频率够不够高？

目前业界频谱仪最高频率也不过110GHz；

底噪够不够低？

75GHz处底噪-158dbm/Hz的水平比目前业界最好的频谱仪还要好上20dB；

相噪行不行？

对5G和宽带卫星OFDM信号影响最大的100kHz处相噪可以到-137dBc/Hz(1GHz)，与UXA这个量级的频谱仪相当。

宽带？

带宽咱就不说了，5GHz带宽是低配，10GHz带宽是高配，110GHz是上限。

剩下的指标就不一一列举了，有表为证：

表1 UXR示波器与业界顶级频谱仪射频指标性能对比

总之一句话：测宽带信号的EVM，我不比别人差……信号越宽我越任性……

说到宽带EVM测试，除了相噪底噪这些射频指标很关键，分析仪的宽带幅度相位响应影响也很明显。

如同其他器件一样，宽带分析仪的幅度平坦度和相位线性度都不太好控制。以传统频谱仪为例：

在50GHz以上频段，5GHz分析带宽下的带内幅度平坦度在+/- 2.5 dB，相位波动达到+/- 15度；

而同样频率下，UXR毫米波信号分析仪能够在10GHz分析带宽下达到+/- 1 dB；相位波动仅仅在+/- 3度。

如此高保真的带内特性将给宽带信号解调，尤其是没有自带幅度相位均衡的非OFDM信号（如DVB-S2）带来优异的残余EVM性能。

图3 UXR示波器5G NR信号解调分析和EVM测量结果

针对传统示波器由于高采样率导致速度较慢的问题

UXR平台加载了2.16GHz带宽的DDC模块，因此可以在2.16GHz分析带宽内实现实时的数字下变频。因此往后端分析软件中传送的数据速率只有3.2GSa/s，跟传统频谱分析仪接近，分析速度较传统示波器大幅提升。

图4  UXR示波器采用硬件DDC加速,性能提高50倍

说到最后总是不能避免谈大家关心的价格问题

一般来说50GHz这个量级的频谱分析仪，如果带上宽带分析选件，一般在20-25万美金这个量级。这也是大多数用户对这个功能分析仪的预算预期。但是传统上50GHz以上频率的示波器无论如何也得60万美金以上，远超用户的预期。当然，示波器也觉得自己很委屈，我有四个通道啊，我的带宽可是几十个GHz啊……

全新的UXR毫米波信号分析仪

全新的UXR毫米波信号分析仪以灵活的专用配置精准匹配了用户的毫米波宽带分析需求，同时将价钱控制在了和传统频谱分析仪相似的区间。对于不需要多通道分析的用户，单通道的UXR毫米波信号分析仪起价22万美元左右，配置110GHz频率，5GHz分析带宽的价格范围在25-30万美元左右；配置110GHz频率，10GHz分析带宽的价格范围在30-35万美元左右。如此配置和价格完全有能力飞入寻常百姓家。

图5  全新UXR0051AP毫米波信号分析仪

UXR0051AP详细特点和指标如下：

专门设计的5GHz带宽，提供DC-5GHz信号直接输入分析和显示，采用1mm输入接口。

标配1通道，N2166A选件支持升级为2通道，独立配置成相位相干通道，轻松实现 MIMO（多路输入多路输出）测量支持。

256GSa/s实时采样率或 3,200M Sa/s 复合采样率，可提供极宽的 110 GHz 频率范围和 2.16 GHz DDC 分析带宽。ADC位数10bits.

标配200M存储深度，可扩展到1G/2G.

灵活的毫米波扩展和 DDC 带宽许可选件，包括：

605/610选件将提供滑动频率窗支持更高载频信号测量。610选件提供了业界最高的10GHz带宽的分析能力！

601/602选件针对I/Q数据直接采用硬件FPGA实现DDC运算，大幅提高运算速度和性能。

关键词:是德科技 毫米波信号分析仪 测试 测量

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来 源：是德科技KEYSIGHT

编辑：清风

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