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淺析矢量信號發生器的進展曆程
發布時間：2019-08-22
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圖1、矢量信號發生器原理框圖
R&S、Agilent、Anritsu、NI、IFR、Advantest幾家著名儀器公司都供應性能不同的各種頻段的矢量信號發生器，例如R/S公司的SMXX係列、Agilent的PSG係列和MXG係列、Anritsu公司的MG8XXA、MG37XX係列、NI的PXI係列等等，以下是矢量信號發生器的關鍵功能，分別進行闡述。
2.1頻率範圍
各家根據自己的特長推出各自性能突出的產品，總體來講矢量信號發生器的射頻頻率上限分為1GHz、2GHz、4GHz、6GHz、20GHz、30GHz和44GHz等。Agilent公司的8267D矢量信號發生器頻率可達44GHz,R&S公司的SMW200A也可以達到40GHz的頻率範圍。
2.2基帶帶寬
各種類型的矢量信號發生器都配備任意波形發生器作為數字調製源，任意波形發生器在原理上可仿真任何現實環境的複雜信號，但是受限於高速高比特的DAC，內置的基帶帶寬無法實現當前的超寬帶信號產生需求，，目前最高帶寬的矢量信號源是SMW200A，內置基帶提供160MHz和16位分辨率。矢量信號源往往提供外調製功能，以解決內置基帶帶寬不夠的問題，借助外基帶產生器產生超寬帶信號。SMW200A可以提供高達2GHz的外調製帶寬。
2.3基帶個數和通道個數
隨著MIMO技術、陣列信號和抗幹擾技術的研究，多基帶多通道的矢量信號發射器營運而生，代表產品為SMW200A，可以實現2路RF通道和4路基帶通道的同時輸出。
2.4信道衰落
衰落是無線通信中非常普遍的現象，對接收機的影響非常大，造成衰落的原因多種多樣，而衰落現象會直接導致：接收信號失真、信號強度快速變化、出現隨機調頻、回波、引入誤碼等。在進行接收機性能測試時，必須在衰落的環境中進行測量才能獲得對其性能進行全麵的衡量，那麽能夠產生衰落信號，模擬真實無線傳輸環境也是對測試測量儀器的重要要求。
本文根據市場常用矢量信號發生器的性能提升和性能變遷，將矢量信號發生器分為三代，分別介紹其在矢量調製信號產生方麵的性能特點。
3.第一代矢量信號發生器概況
在上個世紀七八十年代第一代矢量信號發生器就已經有了相當的應用。此時的矢量信號發生器的特點主要有：
頻率範圍：載頻頻率上限通常分為1GHz、2GHz、3GHz、4GHz和6GHz，最高的可以達到6.4GHz，在相當長一段時間完全能滿足第二代、第三代通信發展的需求。
標準通信製式：這時矢量信號能涵蓋各國TDMA和CDMA係統的通信標準，TDMA係統包括GSM、DECT、NADC、PDC、PHS等，CDMA係統有CDMA2000和WCDMA。
調製帶寬：在矢量調製部分，最重要的參數就是IQ調製器的帶寬，這個參數決定了數字調製信號的符號速率。第一代的矢量信號發生器內置的基帶帶寬可以達到30MHz。
個性設置調製參數：矢量信號發生器除了具有標準通信製式的矢量信號輸出，還具有個性設置矢量調製主要參數功能，設置矢量調製參數主要包括調製方式、濾波器、符號率等。其中調製方式包含BPSK、QPSK、OQPSK、PI/4DQPSK、8PSK等，QAM調製包括16QAM、32QAM、64QAM、256QAM，此外還包括MSK、FSK和ASK等。濾波器則包括升餘弦濾波器（或稱奈奎斯特濾波器、RC濾波器）、根升餘弦濾波器（或稱根奈奎斯特濾波器、RRC濾波器）、高斯濾波器（GAUSS）等。
信號產生通道：此時的矢量信號發生器的射頻通道為單通道模式，而外調製IQ產生器的通道一般隻有兩個通道，即I通道和Q通道。
矢量調製誤差：矢量調製誤差是衡量矢量信號產生質量的主要因素，直接標誌矢量信號是否滿足要求。第一代的矢量信號發生器的誤差矢量幅度（EVM）一般在3%左右，相位誤差為1°。
第一代矢量信號源的代表是SMIQ。
4.第二代矢量信號發生器
第二代矢量信號發生器除了具有第一代矢量信號發生器的各種性能外，相對與第一代矢量信號發生器在載頻、調製帶寬、數字調製信號誤差等方麵都有了較大的改進，不僅能滿足通信係統的需求，更能夠滿足用戶的多種需求。第二代矢量信號發生器的特點主要有：
頻率範圍：載波頻率上限有了很大的提高，包括20GHz、30GHz、44GHz，不但滿足第二、第三代甚至第四代等各種通信標準的需要，同時也為其他行業如雷達、衛星通信等行業提供了可靠的矢量信號產生需求。
標準通信製式：第二代矢量信號發生器在第一代矢量信號發生器的基礎上新增了TD-SCDMA、IEEE802.11a/b/g/n、IEEE802.16、WLAN等新標準通信製式的通信，每種格式都可以由用戶設置，獲得最佳的波形因子和負載序列。
調製帶寬：第二代矢量信號發生器的內置基帶信號調製帶寬可以達到80MHz，而外接基帶信號輸入則帶寬可以達到160MHz，從而大大提高了調製信號的符號速率。
實時模式：E4438C的實時模式（RealTime）建立模擬標準通信信號的時間很短，對於較長幀的信號，E4438C大約僅需要幾秒鍾。同時E4438C的矢量調製器具有100MHz的高取樣率和16位的ADC和DAC，使得無需使用多個波形重建濾波器，加快了信號的模擬產生。
矢量調製信號誤差：第二代矢量信號發生器在矢量調製信號質量誤差方麵有了較大的改進，對於標準通信製式EVM優於在1.2%，相位誤差為0.8°。
第二代矢量信號發生器的代表為Agilent的E4438C和E8267D。
5.第三代矢量信號發生器
第三代矢量信號發生器在載波頻率上限上沒有太大的提高，與第二代基本持平，滿足射頻測試的需求。但是在多射頻通道、調製帶寬、操作便捷直觀、場景模擬等方麵有了很大的提高，其模塊化設計還可以配裝各種選件，更加適合各種3G、4G基站驗證測試以及國防、航空航天科研、生產、調試等現場、實驗室等場所的多種需求。下文列舉了第三代矢量信號發生器的主要特點：
可選擇第二條射頻通道，2個內置基帶模塊和4個衰落模擬器模塊，從而可實現單台儀器上，產生兩個完整的矢量信號，並可輕鬆實現2×2、8×2TD-LTE的MIMO場景信道模擬，或者LTE-Advanced載波聚合模式下的2×2MIMO場景模擬。
支持外接射頻信號發生器實現第3、4通道的矢量信號產生，滿足對於WLAN測試需要的3×3MIMO或者LTE-FDD中4×4MIMO等應用。
支持所有重要的數字標準。尤其是LTE、LTE-Advanced、3GPPFDD/HSPA/HSPA+、GSM/EDGE/EDGEEvolution、TD-SCDMA、CDMA2000/1xEV-DO、WiMAXIEEE802.16和WLANIEEE802.11a/b/g/n/ac。模擬整個物理層，以及大多數標準的信道編碼。這些數字通信標準選件均為儀器內置，所有操作和配置都在儀器界麵上簡單、快速地完成，無需外部電腦。這樣可以簡化調試，節省時間。
儀器還預置了各種通信標準的測試模式以及其衰落模擬場景。對於LTE和WCDMA等基站一致性測試，提供測試向導功能，用戶隻需幾步配置，即可根據3GPP的規範自動配置好所有參數，大大簡化了測試，也保證了參數的正確性。
內置衰落模擬器：內置衰落模擬器模塊，能夠同時模擬多達16條衰落通道，逼真模擬室內衰落場景，同時可以直接根據預定義的設置，選擇所有主要標準要求的衰落場景。除了普通的有Raleigh、Rice或純Doppler衰落的多徑場景外，還能夠模擬在最新標準中規定的動態場景，諸如生-滅（birth-death），移動傳播和高速列車場景。也可人工設置所有參數，這可方便實現用戶特定的衰落配置。
調製帶寬：內置基帶信號調製帶寬160MHz，在此帶寬內的帶寬內調製頻響可以達到±0.05dB。外調製帶寬可達2GHz。
便捷直觀的操作：方便、直觀的操作界麵，使用觸摸屏，可以節省按鍵空間同時增大屏幕顯示，框圖式菜單結構，用戶可以方便直觀地配置信號，並通過視圖觀測生成信號的整個流程。
第三代矢量信號發生器的代表為R&S公司的SMW200A。
6.小結
矢量信號發生器正以快速發展的勢頭迎接各類通信信息發展的需求，從矢量信號發生器發展的軌跡欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆可以看到，調製帶寬和基帶性能是矢量信號發生器進展的主要脈絡，頻率範圍越來越適應了國防領域的需求。各個階段的矢量信號發生器都首先內置標準通信製式，並隨著通信產業的發展、及時更新補充新通信標準，自動配置好各個參數，大大簡化測試步驟，同時保證參數的正確性，可以便捷地應用於各種現場測試。新一代的矢量信號發生器更配置兩個射頻通道，4個獨立基帶模塊，可在單台儀器同時產生最多4路獨立的矢量信號，滿足建立有用信號加上幹擾信號等複雜場景的需要，同時內置衰落模擬器，模擬多條衰落通道，能夠逼真模擬場景，便於實驗室特定用戶配置的科研應用。本文由西安欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆儀器維修中心網（www.ywkjt.com）整理發布，更多有關儀器維修知識歡迎留言探討。
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