信号源计量技术.pdf

S800 2005 SA 3111 信号源计量技术信号源计量技术 Page 2 Agenda 模拟信号源计量模拟信号源计量 RF 功率测量功率测量 TRFL 调制分析调制分析 矢量信号源计量矢量信号源计量 数字解调数字解调 远程控制以及远程控制以及Agilent信号源计量软件信号源计量软件 功率计计量介绍功率计计量介绍 功率计探头计量功率计探头计量 功率计最新进展功率计最新进展 S800 2005 SA 3112 Page 3 信号源计量鉴定项目信号源计量鉴定项目 Page 4 音频输入音频输入 100 k P系列功率计系列功率计 N1911A 12A 基于基于LAN口的连接口的连接 支持所有的支持所有的PSA系列系列 使用内置测量接收机选件使用内置测量接收机选件 N5532A 探头模块探头模块 最高到最高到 50 GHz 可选的外部软件可选的外部软件 远程远程GPIB控制控制 SCPI N5531S测量接收机测量接收机 S800 2005 SA 3113 Page 5 N5532A 探头模块探头模块 PSA 233 N5532A 探头模块探头模块 848x Power Sensor 3 dB pad 频谱仪路径频谱仪路径 功率计路径功率计路径 单端的输入口单端的输入口 Splitter Opt 504 100 kHz 4 2 GHz Opt 518 10 MHz 18 GHz Opt 526 30 MHz 26 5 GHz Opt 550 30 MHz 50 GHz P系列功率计系列功率计 LAN 探头模块的校准因子探头模块的校准因子 Page 6 Power Sensor Switch Splitter Power Sensor N5532A Sensor Module Power Sensor 11722 Sensor Module 11792 Sensor Module 10 dB pad 10 dB pad Switch 3 dB pad N5532A测量探头以及测量探头以及8902A探头比较探头比较 N5532A探头探头 11722A探头探头 基于功分器的实现基于功分器的实现 比开关的重复性高 无开关寿命问题 更高的匹配性能 通道损耗小 损耗小损耗小4dB 因此扩大了测量的动态范围因此扩大了测量的动态范围 S800 2005 SA 3114 Page 7 直接面板的操作直接面板的操作 启动测量接启动测量接 收机模式收机模式 MODE MEASURE 音频分析音频分析 需要选件需要选件107 信号源计量信号源计量 直接在仪器面板的按键式操作直接在仪器面板的按键式操作 衰减器计量衰减器计量 Page 8 N5531S 应用应用 信号源计量校准信号源计量校准 信号源信号源 DUT 频率计频率计 宽动态范围共率计宽动态范围共率计 调制分析调制分析 失真分析失真分析 音频测量音频测量 步进衰减器计量步进衰减器计量 信号源信号源 Pad 衰减器衰减器 DUT Pad 宽动态范围功率计宽动态范围功率计 17 dBm 136 dBm 0 120 dB S800 2005 SA 3115 Page 9 绝对功率测量的不确定度绝对功率测量的不确定度 使用功率计以及探头来完成绝对功率的测量 测使用功率计以及探头来完成绝对功率的测量 测 量幅度为量幅度为 10dBm 到到 30dBm 功率计的绝对功率测量将作为功率计的绝对功率测量将作为 TRFL的参考的参考 不确定度的来源不确定度的来源 N5532A RF Power Measurement Uncertainty Sensor Module N5532A Opt 504 Frequency 100 kHz to 4 2 GHz Power dBm Combined Uncertainty Combined Uncertainty Dominant Uncertainty 20 1 34 0 06 dB Sensor noise 0 0 93 0 04 dB Sensor Cal factor 30 1 77 0 08 dB Sensor Linearity 线形度线形度 high power level 校准因子校准因子 mid power level 噪声噪声 low power level Page 10 调谐电平调谐电平TRFL测量不确定度分析测量不确定度分析 调谐电平测量调谐电平测量 不确定度不确定度 阻抗失配阻抗失配 信噪比信噪比 PSA 线性度线性度 量程切换不确量程切换不确 定度定度 增加增加PSA的输入衰减器可以的输入衰减器可以 改善输入端阻抗失配改善输入端阻抗失配 对于满量程的测量 对于满量程的测量 PSA需要改需要改 变设置在变设置在3个不同的功率点 因此个不同的功率点 因此 量程切换时的校准可以减小量程切量程切换时的校准可以减小量程切 换过程中所带来的测量不确定度换过程中所带来的测量不确定度 优化优化PSA的设置来获得最佳的设置来获得最佳 的线性度的线性度 当被测信号和仪表底噪接近当被测信号和仪表底噪接近 时影响很大时影响很大 调谐电平测量不确定度主要来源调谐电平测量不确定度主要来源 S800 2005 SA 3116 Page 11 不确定度来源不确定度来源 PSA线性度线性度 压缩点 Vi Vo ADC 增益调整 ADC 线形度 ADC的分辨率Crystal Filters晶体滤 波器 N5531S 线性度指标线性度指标 0 009 dB 0 005 dB 10 dB step Page 12 调谐电平测量过程调谐电平测量过程 频率频率 30 dBm 20 dBm 3 GHz 50 GHz 100 kHz 50 dBm 80 dBm 140 dBm 功率计功率计 探头探头 TRFL PSA 功率电平功率电平 Range 1Range 2Range 3 50 MHz 功率参考功率参考 自动重新校准自动重新校准 Range 2 切切 换点换点 自动重新校准自动重新校准 Range 3 切切 换点换点 Range 1 Range 2 Range 3 输入衰减器 28 dB 预放关闭 输入衰减器 10 dB 预放关闭 输入衰减器 4 dB 预放打开 为什么不把衰减器设为为什么不把衰减器设为0dB 绝对功率的参考绝对功率的参考 S800 2005 SA 3117 Page 13 不确定度来源不确定度来源 输入端阻抗失配输入端阻抗失配 DUTN5530S 入射入射 反射反射 VSWR 1 VSWR 1 DUT输出阻抗 测量接收机的输入阻抗 由于反射 不是所有的信号都能进入频谱仪 Error dB 20 log 1 MR DUT 即反射系数 Mismatch Error vs Receiver Input VSWR 1 5 1 0 5 0 0 5 1 1 5 2 11 11 21 31 41 51 61 71 81 92 Receiver Input VSWR Error dB Assume DUT Output VSWR 1 5 PSA Input attn 8 dB4 dB0 dB 0 4 dB VSWR Mismatch Error 仪表输入衰减器仪表输入衰减器 VSWRPSA 如何降低阻抗失配带来的不确定度如何降低阻抗失配带来的不确定度 Page 14 不确定度来源不确定度来源 信噪比信噪比 S N PSA 底噪底噪 DANL 在调谐电平测量过程中噪声的主 要来源 PSA 相位噪声相位噪声 PN 举例 为了达到0 004dB的不确定度 信噪比需要 66dB 信噪比带来的不确定度分析 0 0 005 0 01 0 015 0 02 0 025 0 03 SNR dB Uncertainty dB 信噪比带来的不确定度是任何仪表都不可避免的信噪比带来的不确定度是任何仪表都不可避免的 S800 2005 SA 3118 Page 15 N5531S 调谐电平测量不确定度调谐电平测量不确定度 失配误差带来的不确定度没有包含在内失配误差带来的不确定度没有包含在内 框图代表的不确定度来源框图代表的不确定度来源 线性度线性度 量程切换量程切换 噪声噪声 Maximum Power Residual Noise Threshold Minimum Power Range 2 Uncert Range 3 Uncert Range 1Range 2 Range 3 Uncertainty Dominated by Linearity Uncertainty Dominated by Noise Measurement Uncertainty Input Power Page 16 TRFL Accuracy的传递过程的传递过程 可溯源可溯源 NIST Agilent MFG Ref sensor cal Power meter PSA TRFL R1 N5531S PSA TRFL R2 PSA TRFL R3 TRFL 测量不确定度溯源到 美国国家标准 美国国家标准和技术研究所美国国家标准和技术研究所 S800 2005 SA 3119 Page 17 调谐电平测量调谐电平测量 PSA的界面的界面 Signal frequency Result display RBW setting Initiate TRFL measurement Cal factor for Range1 Cal factor for Range2 Cal factor for Range3 Switch level for entering Range2 Switch level for entering Range3 宽调谐电平测量需要宽调谐电平测量需要3个量程个量程 Preamp statusInput atten value Page 18 调谐电平测量调谐电平测量 Accuracy Mode 以及以及 Set Ref Accuracy modes Normal Set 0 027 dB for SNR 30 dB 0 1 dB for SNR 100 kHz HP 50 Hz 300 Hz De emphasis LP 3 kHz 15 kHz 20 kHz HP 50 Hz 300 Hz Optional audio filters CCITT LP 30 kHz 80 kHz HP 400 Hz No N5531S 选件107 覆盖了8902A的音频测试能力 Page 32 N5531S vs 8903B 音频测量对比音频测量对比 N5531S w opt 107 8903B Frequency range20 Hz to 250 kHz20 Hz to 100 kHz Input impedance100 k 100 k Audio RMS levelYes 7 V max Yes 300 V max Audio distortion SINADYesYes Built in audio source NoYes Built in audio filters De emphasis LP 3 kHz 15 kHz 100 kHz HP 50 Hz 300 Hz LP 30 kHz 80 kHz Optional audio filters CCITT LP 30 kHz 80 kHz HP 400 Hz CCITT CCIR C Mes CCIR ARM A HP 400 Hz N5531S 不是用来代替不是用来代替8903B S800 2005 SA 31117 Page 33 Agenda 模拟信号源计量模拟信号源计量 RF 功率测量功率测量 TRFL 调制分析调制分析 矢量信号源计量矢量信号源计量 数字解调数字解调 远程控制以及远程控制以及Agilent信号源计量软件信号源计量软件 功率计计量介绍功率计计量介绍 功率计探头计量功率计探头计量 功率计最新进展功率计最新进展 Page 34 模拟通信和数字通信的比较模拟通信和数字通信的比较 传输的信号是连续的 叠加噪声干扰后不易消除 即抗干扰能力较差 不易保密通信 数字信号通过差错控制编码 可提高通信的可靠性 数字信号易于加密处理 S800 2005 SA 31118 Page 35 星座图来表征调制方式星座图来表征调制方式 BPSK 调制 1 代表载波相位为 0度 即传送 1 0 代表载波相位为 180度 即传送0 10 用矢量方式 用矢量端点端点的分布 10 星座图说明星座图说明 1 信号的分布 2 载波的状态 即符号点与比特的映射关系 Page 36 星座图星座图 定义调制技术定义调制技术 BPSKBPSK DQPSK and QPSKDQPSK and QPSK DQPSKDQPSK 16QAM16QAMMSKMSK32QAM32QAM8 PSK8 PSK S800 2005 SA 31119 Page 37 I I Q Q 幅度误差幅度误差 误差失量误差失量 标准参考信号标准参考信号 相位误差相位误差 实际被测信号 EVMEVM 误差矢量平均幅度 标准符号点位置幅度 x100 矢量误差幅度矢量误差幅度 Error Vector Magnitude 调制信号误差指标的定义调制信号误差指标的定义 Page 38 I Q I Q 相位不平衡相位不平衡增益不平衡增益不平衡 单音信号干扰单音信号干扰噪声干扰噪声干扰 调制误差调制误差 S800 2005 SA 31120 Page 39 矢量信号源矢量信号源 数字调制的指标数字调制的指标 仪表内部的仪表内部的Real Time模式模式 Mode Customer Real Time IQ Modulation Type Symbol Rate Filter 选择相应的选择相应的 Page 40 PSA的灵活数字解调选件的灵活数字解调选件 数字解调类型 BPSK QPSK OQPSK 8PSK D8PSK EDGE Pi 4DQPSK DQPSK MSK type1 2 QAM 16 32 64 128 256 FSK 2 4 8 DVBQAM 16 32 64 128 256 显示类型 调制误差一览 眼图 星座图 幅度误差 相位误差 S800 2005 SA 31121 Page 41 PSA 通信制式测量选件通信制式测量选件 WCDMA测量选件测量选件 CDMA2k测量选件测量选件 GSM EDGE 测量选件测量选件 CDMAONE 测量选件测量选件 Page 42 Agenda 模拟信号源计量模拟信号源计量 RF 功率测量功率测量 TRFL 调制分析调制分析 矢量信号源计量矢量信号源计量 数字解调数字解调 远程控制以及远程控制以及Agilent信号源计量软件信号源计量软件 功率计计量介绍功率计计量介绍 功率计探头计量功率计探头计量 功率计最新进展功率计最新进展 S800 2005 SA 31122 Page 43 N5531S 远程控制远程控制 SCPI commands over GPIB PSA s GPIB 可以用来对可以用来对N5531s进行控制进行控制 支持支持 SCPI 指令指令 Page 44 N5531S 自动化自动化 软件软件 计量信号源计量信号源 衰减器衰减器 待测件待测件 S800 2005 SA 31123 N5531S 计量测试软件计量测试软件 Page 46 Agilent 计量测试软件特点计量测试软件特点 1 全程自动化测试 2 支持其他信号源 需要具备SCPI 指令 3 支持定义各种计量方案 4 原始计量数据记录 S800 2005 SA 31124 Page 47 创建计量方案针对不同的信号源创建计量方案针对不同的信号源 Page 48 Agenda 模拟信号源计量模拟信号源计量 RF 功率测量功率测量 TRFL 调制分析调制分析 矢量信号源计量矢量信号源计量 数字解调数字解调 远程控制以及远程控制以及Agilent信号源计量软件信号源计量软件 功率计计量介绍功率计计量介绍 功率计探头计量功率计探头计量 Agilent功率计最新进展功率计最新进展 S800 2005 SA 31125 Page 49 11683A 量程校准器量程校准器 量程校准器是校准432A E1416A 70100A EPM和EPM P功率计的 必备仪器 传感器电缆与特定传 感器有关 可按不同应用情况选 择适宜的电缆长度 Page 50 功率计探头校准功率计探头校准 一般采用比对的方法进行一般采用比对的方法进行 功率标准校准因子功率标准校准因子 功率标准读数功率标准读数 待测待测DUT读数读数 以以N5532A探头举例探头举例 b us DUT P PK K 1 DUT e 2 S800 2005 SA 31126 Page 51 Agenda 模拟信号源计量模拟信号源计量 RF 功率测量功率测量 TRFL 调制分析调制分析 矢量信号源计量矢量信号源计量 数字解调数字解调 远程控制以及远程控制以及Agilent信号源计量软件信号源计量软件 功率计计量介绍功率计计量介绍 功率计探头计量功率计探头计量 Agilent 功率计最新进展功率计最新进展 Page 52 Agilent 功率计功率计 EPM EPM P 系列功率计系列功率计 30MHz 视频带宽视频带宽 100MHz 采样速度采样速度 自动测量脉冲信号脉宽上升以及下降时间自动测量脉冲信号脉宽上升以及下降时间 P 系列功率计系列功率计 E441xA 系列连续波功率探头系列连续波功率探头 848x 系列系列 高功率探头高功率探头 E 系列峰值系列峰值 平均值功率计平均值功率计 最大视频带宽最大视频带宽5 MHz 宽动态范围宽动态范围 60dBm to 20dBm 0 44dBm测量范围测量范围 S800 2005 SA 31127 Page 53 Agilent USB 功率探头功率探头 U2000H USB功率探头功率探头 频率范围 10 MHz 至 18 GHz 宽动态范围 50 dBm 至 30 dBm 连接到被测件时进行内部调零 高达 250 个读数 秒的高测量速度 无需功率计 在 PC 上显示功率测量结果 兼容其他安捷伦仪器 时间选通和自由运行的功率测量 型号型号功率范围功率范围频率范围频率范围 10Mhz to 6GHz Diode Sensors U2001A 60 dBm to 20dBm10MHz to 6GHz U2001H 50 dBm to 30dBm10MHz to 6GHz U2001B high power 30 d