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Keysight:高频、宽带、高噪声,量测复杂性大增

时间:2017-03-28 12:21来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
无缝连网○之宽幅同步量测
要实现无缝连网,"调制"(Modulation) 是一大学问。是德科技 (Keysight) 通信方案事业群营销经理 Joe Rickert 表示,行动连网装置和无线应用的蓬勃发展,加上车用雷达市场的蓄势待发,让毫米波 (mmWave) 晋身下世代通信要角——在车用雷达 77~81GHz 规格外,地球环境应用探测已朝 86~92 GHz 频段迈进,而小型基站后端点对点传输再拉高至 92~95 GHz,研究层级更已推升至 100 GHz!凡此种种,连带让带宽向 5GHz 靠拢以增加传输率。然而,在人们对带宽和数据传输率有高期待的同时,将为相关电子产品的开发及量测带来以下挑战:
1. 要改善车用雷达分辨率,可利用高频与宽带特性,但如此一来,相位噪声 (Phase Noise)、调制信号与频率响应误差恐随之升高;
2. 一旦拉高频率/加大带宽,更容易衍生许多细微难辨的噪声,增加误差向量幅度 (Error Vector Magnitude, EVM);
3. 高频信号会因距离增加而迅速衰减,在随频率升高,噪声也升高,很难借助"前置放大器"(preamplifier) 协助量测,测试更形复杂;
4. 以往须通过降频器及高频配件,仪器才得以量测到高于 110GHz 频段的信号,对量测重复性是一大挑战!
 

照片人物:Keysight 通信方案事业群营销经理 Joe Rickert
 
110GHz 成新一轮高频指标
资深营销项目经理郭丁豪直言,在高频降低系统整合复杂度、提高单机内建规格,是上述困境的根本解决之道。Keysight 去年 10 月推出业界首款 110GHz 信号分析仪 N9041B UXA,便是由此而生;频谱范围横跨 3 Hz~110 GHz,上限甚至高于当前研究水平,能捕捉"巨细靡遗"的信号。N9041B UXA 内建分析带宽为 1GHz,可减少线材与降频器的架设;若搭配示波器,分析带宽更可达 5GHz,为业界最高,大幅提升了高频下量测星座图 (constellation) 的能力。不须前置放大器,就具有卓越灵敏度;频率大于 50GHz 时,平均噪声位准 (DANL) 只有 -150 dBm / Hz,任何微小信号波动都难逃法眼,包括谐波与镜像信号等。
 
N9041B UXA 除了 1.0 mm 输入接口,还提供 2.4mm 第二输入接口供只需3 Hz~50 GHz 区间连续扫频使用,以保护高频连接。此外,Keysight 全系列多点触控信号分析仪中的 N9030B PXA 44 / 50 GHz 机种,性能再度提升;除了增加 255 / 510 MHz 分析带宽,还支持 255MHz 实时频谱功能,可撷取 3.57 微秒、稍纵即逝的信号,达成 100% 的信号拦截率 (Probability of Intercept, POI)。新的本地振荡器选项让相位噪声低至 -136 dBc/Hz,而基频输入选项将带宽增至 255MHz,大幅增加未来宽带应用所需规格。
 

照片人物:Keysight 资深营销项目经理郭丁豪
 
在现场测试方面,FieldFox 系列的手持式射频和微波分析仪亦新增实时频谱 (RTSA) 功能,并支持 50GHz、可捕获持续时间仅 12 微秒的瞬间信号,做干扰信号捕获 (Interference Hunting) 和信号监测之用,应对各类复杂的射频信号测试情境,包含电信与军事用途;再搭配相关软件,只要一部 FieldFox 在手,就能测试线材、天线、滤波器、放大器和频率转换器,不必额外动用一堆异质仪器。
 
软件堆栈+硬件模块,研发、产线各取所需
利用密度显示模式,即使位于同一个频段,FieldFox 也能清楚辨别是 Bluetooth 或 Wi-Fi。"它可侦测隐藏在主要载波旁边的信号,揪出任何细微潜在威胁;还能测试上/下行、共频、相邻通道和交互调制",郭丁豪强调。问及对无缝连网的看法,郭丁豪将物联网 (IoT) 归类几个要素:距离及涵盖率、数据传输率、平台延续性、商业模式、产业联盟与终端应用;而当前物联网产品测试挑战,来自于多样化和低功耗。"我们的硬件皆已就绪,用户不须更换机台,只要经由软件选购、升级即可满足不同应用的需求",他说。
 
针对低功耗测试,CX3300 组件电流波形分析仪搭配专用的电流传感器可量测从 100 pA 位准动态电流,一直到具 200 MHz 最大带宽的 10 A 电流。以 NB-IoT 为例,从先期研发设计软件、开发测试、实验室认证,到大量生产测试,Keysight 皆提供完整测试方案,力图保持领先。先期对芯片大厂的合作格外重要,这也是为何科技业界总是在与时间赛跑、抢先发布胜果的原因。他进一步说明,Keysight 软件可藉永久买断或时间授权取得,另有可转移备援方案;至于机台本身,则提供快速送修、跨厂牌的校验服务、以及三年标准或十年延长保固。
 
Keysight 大中华区无线市场部经理白瑛,则再度力陈 PXI 模块化产品的特点,该系列 M3xxxA 任意波形产生器 (AWG) 和数字转换器 (digitizers) 皆已开放 FPGA 编程功能。他指出,未来许多应用面临诸多测试挑战与要求,例如通道数增加、同步化、串流应用、客制化,使量测工作更趋复杂;唯有加快测试速度且在通用硬件上重复配置,才能降低测试成本。为了提高传输率和频谱效率,下行速率大于 20 Gbps 的 5G,800MHz 带宽、64 QAM 调制、大于 16 个信道已是基本盘,而 802.1 ax 的带宽更上看 160 MHz、8X8 天线,调制可多达 1024 QAM!
 

照片人物:Keysight 大中华区无线市场部经理白瑛
 
实时排序、多信道/多模块同步,调制更容易
PXI 模块化产品能提供实时排序和多信道/多模块同步功能,以支持多信道应用软件,例如,多用户波束成形 (beamforming) 技术。Keysight M9336A PXIe AWG 包括多个独立或同步的信号输出,适合用来产生宽带通信系统所需的数字调制波形,以及可用于雷达和卫星测试的高分辨率波形;单槽 PXIe 模块提供 16 位分辨率、高达 1GHz 的调制带宽,并可控制每个通道的增益、偏移和频率偏差。工程师可使用Signal Studio、MATLAB、Waveform Creator 等工具来产生符合产业标准或客制波形,并轻易将其整合至多应用开发环境中。
 
M9243A PXIe 示波器则承袭 Keysight InfiniiVision 示波器技术,提供高达 1 GHz 的带宽,拥有每秒百万个波形更新率和先进探量技术,可对随机和偶发信号进行除错,见人所不能见;包括光标和标记、触发、波形平均、波罩和其它 31 种可选择的量测功能。该示波器与 Keishgt 89600 VSA 软件的组合,能充分利用 1 GHz 带宽来解调并评估复杂的 IQ 波形。Keysight 总结其在无缝连网的量测优势:藉由单机或模块仪器的软件升级支持推陈出新的标准,而不同平台能满足研发与生产的不同需求——延续单机式软件功能与硬件技术,将其用在自家模块化产品上,可满足 MIMO 或生产线做多通道需求,并让未来模块化测试更具信心。
 

图:Keysight 关于 NB- IoT 的解决方案
资料来源:Keysight 提供

 

(责任编辑:jane)
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