【導讀】隨著(zhù)各種應用開(kāi)始采用相控陣天線(xiàn)，網(wǎng)絡(luò )體系結構已經(jīng)走上了新臺階，從而滿(mǎn)足尺寸、重量、功率和成本（SWaP+C）要求。為了向更高階段演進(jìn)，天線(xiàn)系統需要可擴展的數字波束賦形和更加豐富的功能來(lái)滿(mǎn)足應用需求。
新一代射頻前端體系結構需要盡量縮小每個(gè)功能模塊，并用軟件替代一部分硬件，通過(guò)集成數字基帶和數據處理要素來(lái)減少互連。得益于射頻元器件和數據轉換器技術(shù)的進(jìn)步，數字集成射頻前端已成為一種實(shí)用的設計體系結構，可以在未來(lái)的許多射頻通信和傳感系統中實(shí)現。
數字射頻跨域測試解決方案具有以下優(yōu)勢：
? 支持新型數字射頻激勵響應測試
? 表征數字集成射頻前端的真實(shí)性能
? 展示寬帶收發(fā)信機的射頻性能
更高的集成度帶來(lái)重重挑戰
高度集成的射頻系統具有高速數據轉換器和大工作帶寬，它們擁有諸多優(yōu)勢（圖1）。但是，它們也在設計和性能驗證方面給工程師設置了障礙。工程師需要快速克服這些障礙才能設計和構建滿(mǎn)足應用需求和上市時(shí)間要求、降低成本且具有競爭優(yōu)勢的射頻系統。
圖1. 憑借新的數字基帶體系結構，集成射頻前端可以采用具有千兆赫采樣率、更高工作頻率和瞬時(shí)射頻帶寬的高速數據轉換器
挑戰一 更多數字數據有待分析
高速數據轉換器是發(fā)射機和接收機中的關(guān)鍵元器件，通常具有較大的信息帶寬?，F代寬帶發(fā)射機和接收機將高速數據轉換器和射頻前端集成到一個(gè)模塊中，避免了對它們單獨進(jìn)行性能表征。
測試數據轉換器需要用到射頻測試設備。射頻前端的測試則需要記錄并分析數字輸出數據比特。針對更大帶寬提高采樣率意味著(zhù)您需要處理和分析更多數字數據。通過(guò)記錄數字數據來(lái)分析接收機的全部工作射頻帶寬需要花費大量時(shí)間。對于具有許多射頻路徑的系統（例如陣列天線(xiàn)中的大規模多路輸入多路輸出和發(fā)射/接收模塊）而言，這個(gè)過(guò)程需要重復成百上千次，因此很難進(jìn)行完整的表征。
挑戰二 傳統射頻測試工具的局限
射頻信號發(fā)生器和分析儀仍然可用于測試現代發(fā)射機和接收機。矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀可以精準地表征射頻前端和元器件的性能。然而，激勵響應測量和校準無(wú)法再用于測試直接轉換數字和射頻信號的器件。接收機表征通常有賴(lài)于信號發(fā)生器的線(xiàn)性度和信號保真度，以及用戶(hù)分析接收到的數字數據的能力。盡管發(fā)射機表征遇到的問(wèn)題比較少，您仍然需要考慮測量和測試設置錯誤。
挑戰三 高頻率大帶寬下的性能
具有高速數據轉換器的射頻系統不斷提高工作頻率，在用于Ka、Q 和低 V 頻段衛星鏈路時(shí)甚至會(huì )進(jìn)入毫米波頻率范圍。這些頻率使用的是分配給最終應用的指定信道，但需要在整個(gè)工作帶寬上對設備進(jìn)行測試。在高頻率大帶寬下，射頻前端的性能越發(fā)會(huì )受到頻率的影響。
舉個(gè)例子，在某個(gè)通道中的某個(gè)點(diǎn)上表征的發(fā)射機性能可能會(huì )與同一通道的其他點(diǎn)不同。隨著(zhù)工作頻率提高，其中的差異變得更加顯著(zhù)。工程師必須以更高的頻率分辨率進(jìn)行測試，才能準確了解在更高、更寬頻率下運行的器件受到頻率的影響。這種對射頻器件的簡(jiǎn)單測試在用于數字到射頻混合器件時(shí)需要更多操作。
連接數字域和射頻域的解決方案
是德科技數字寬帶收發(fā)信機測試解決方案能準確表征直接支持數字到射頻的混合器件。這樣能夠揭示現代發(fā)射機和接收機射頻前端的真實(shí)性能。
該解決方案由高性能矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀、矢量信號發(fā)生器以及測量和分析軟件（圖2）組成。整個(gè)系統包括用于被測發(fā)射機和接收機的可定制數字數據和控制接口。測試設置界面和分析采用新寬帶收發(fā)信機器件類(lèi)別和 Device Measurement eXpert（DMX）軟件上的 IQ Waveform Creator，從而將數字域和射頻域銜接了起來(lái)。
圖2. 借助寬帶收發(fā)信機器件類(lèi)別，DMX 可以使用 IQ Waveform Creator 上定義的測試信號測試混合數字到射頻器件。
跨域激勵與響應系統
頻率響應是高頻寬帶射頻系統的一個(gè)重要性能特征。這樣一個(gè)系統務(wù)必要保持系統線(xiàn)性度并實(shí)現所需的信號接收和傳輸性能。然而，測量數字到射頻混合器件的頻率響應頗有挑戰。舉個(gè)例子，在接收機測量中，射頻信號發(fā)生器輸出所需信號，被測接收機則會(huì )接收信號并進(jìn)行數字化處理。這些任務(wù)由兩個(gè)獨立的系統完成。
是德科技數字寬帶收發(fā)信機測試解決方案將信號生成與射頻儀器有效集成，還將信號接收與被測接收機有效集成，從而獲得頻譜相關(guān)性。
信號生成和接收過(guò)程中的數據轉換具有與采樣周期相同或為其整數倍的采樣率，這就形成一個(gè)數字射頻跨域激勵響應測量系統。該解決方案包括對射頻儀器的線(xiàn)性S參數進(jìn)行誤差校正和失真誤差校正，從而揭示被測發(fā)射機和接收機的真實(shí)性能特征。
快速頻率和響應測量
使用頻譜相關(guān)技術(shù)進(jìn)行跨域激勵響應測量主要有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢：
? 快速頻率和功率響應測量
? 線(xiàn)性和失真表征
多個(gè)頻率分量有助于創(chuàng )建激勵信號（在發(fā)射機測試中為數字信號，在接收機測試中為射頻信號），從而覆蓋所需的頻率帶寬。這些信號會(huì )重復播放。工程師在同一周期或整數倍周期內不斷獲取響應信號，以獲得更好的精確度以及更高的靈敏度和穩定性。激勵信號與響應信號之間的關(guān)系支撐了線(xiàn)性相關(guān)的頻率響應測量，例如增益平坦度（圖3）和時(shí)延偏差（圖4）。它也支持誤差矢量幅度（EVM）之類(lèi)的不相關(guān)失真測量。
性能表征與功率的關(guān)系也遵循同樣的原則。在這個(gè)示例中，激勵信號是一個(gè)頻率分量，其幅度由范圍和步長(cháng)界定。該解決方案可得出壓縮和飽和性能特征。
圖3. 增益平坦度(幅度偏差)
圖4. 與平均時(shí)延的偏差
數字寬帶接收機表征
要想全面了解數字寬帶接收機的特性，您需要掌握兩個(gè)領(lǐng)域的知識：模擬信號調理和具有數據轉換的數字信號調理。然而，這兩個(gè)領(lǐng)域的知識和專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗通常掌握在不同的團隊手中：高頻射頻設計團隊和數字信號處理團隊。
在新的體系結構下，數字寬帶接收機融合了這兩方面的功能，您需要掌握這兩個(gè)領(lǐng)域的知識才能進(jìn)行全面的性能表征。是德科技的跨域測試解決方案無(wú)需用戶(hù)去學(xué)習復雜的知識，而且簡(jiǎn)化了測量過(guò)程。
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