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Keysight：高頻、寬帶、高噪聲，量測復(fù)雜性大增

本文作者：任苙萍點擊： 2017-03-28 12:21

前言：

無縫連網(wǎng)之寬幅同步量測

要實現(xiàn)無縫連網(wǎng)，＂調(diào)制＂(Modulation) 是一大學(xué)問。是德科技 (Keysight) 通信方案事業(yè)群營銷經(jīng)理 Joe Rickert 表示，行動連網(wǎng)裝置和無線應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，加上車用雷達(dá)市場的蓄勢待發(fā)，讓毫米波 (mmWave) 晉身下世代通信要角——在車用雷達(dá) 77～81GHz 規(guī)格外，地球環(huán)境應(yīng)用探測已朝 86～92 GHz 頻段邁進(jìn)，而小型基站后端點對點傳輸再拉高至 92～95 GHz，研究層級更已推升至 100 GHz！凡此種種，連帶讓帶寬向 5GHz 靠攏以增加傳輸率。然而，在人們對帶寬和數(shù)據(jù)傳輸率有高期待的同時，將為相關(guān)電子產(chǎn)品的開發(fā)及量測帶來以下挑戰(zhàn)：
1. 要改善車用雷達(dá)分辨率，可利用高頻與寬帶特性，但如此一來，相位噪聲 (Phase Noise)、調(diào)制信號與頻率響應(yīng)誤差恐隨之升高；
2. 一旦拉高頻率／加大帶寬，更容易衍生許多細(xì)微難辨的噪聲，增加誤差向量幅度 (Error Vector Magnitude, EVM)；
3. 高頻信號會因距離增加而迅速衰減，在隨頻率升高，噪聲也升高，很難借助＂前置放大器＂(preamplifier) 協(xié)助量測，測試更形復(fù)雜；
4. 以往須通過降頻器及高頻配件，儀器才得以量測到高于 110GHz 頻段的信號，對量測重復(fù)性是一大挑戰(zhàn)！

照片人物：Keysight 通信方案事業(yè)群營銷經(jīng)理 Joe Rickert

110GHz 成新一輪高頻指標(biāo)
資深營銷項目經(jīng)理郭丁豪直言，在高頻降低系統(tǒng)整合復(fù)雜度、提高單機(jī)內(nèi)建規(guī)格，是上述困境的根本解決之道。Keysight 去年 10 月推出業(yè)界首款 110GHz 信號分析儀 N9041B UXA，便是由此而生；頻譜范圍橫跨 3 Hz～110 GHz，上限甚至高于當(dāng)前研究水平，能捕捉＂巨細(xì)靡遺＂的信號。N9041B UXA 內(nèi)建分析帶寬為 1GHz，可減少線材與降頻器的架設(shè)；若搭配示波器，分析帶寬更可達(dá) 5GHz，為業(yè)界最高，大幅提升了高頻下量測星座圖 (constellation) 的能力。不須前置放大器，就具有卓越靈敏度；頻率大于 50GHz 時，平均噪聲位準(zhǔn) (DANL) 只有 -150 dBm / Hz，任何微小信號波動都難逃法眼，包括諧波與鏡像信號等。

N9041B UXA 除了 1.0 mm 輸入接口，還提供 2.4mm 第二輸入接口供只需3 Hz～50 GHz 區(qū)間連續(xù)掃頻使用，以保護(hù)高頻連接。此外，Keysight 全系列多點觸控信號分析儀中的 N9030B PXA 44 / 50 GHz 機(jī)種，性能再度提升；除了增加 255 / 510 MHz 分析帶寬，還支持 255MHz 實時頻譜功能，可擷取 3.57 微秒、稍縱即逝的信號，達(dá)成 100% 的信號攔截率 (Probability of Intercept, POI)。新的本地振蕩器選項讓相位噪聲低至 -136 dBc/Hz，而基頻輸入選項將帶寬增至 255MHz，大幅增加未來寬帶應(yīng)用所需規(guī)格。

照片人物：Keysight 資深營銷項目經(jīng)理郭丁豪

在現(xiàn)場測試方面，F(xiàn)ieldFox 系列的手持式射頻和微波分析儀亦新增實時頻譜 (RTSA) 功能，并支持 50GHz、可捕獲持續(xù)時間僅 12 微秒的瞬間信號，做干擾信號捕獲 (Interference Hunting) 和信號監(jiān)測之用，應(yīng)對各類復(fù)雜的射頻信號測試情境，包含電信與軍事用途；再搭配相關(guān)軟件，只要一部 FieldFox 在手，就能測試線材、天線、濾波器、放大器和頻率轉(zhuǎn)換器，不必額外動用一堆異質(zhì)儀器。

軟件堆棧＋硬件模塊，研發(fā)、產(chǎn)線各取所需
利用密度顯示模式，即使位于同一個頻段，F(xiàn)ieldFox 也能清楚辨別是 Bluetooth 或 Wi-Fi。＂它可偵測隱藏在主要載波旁邊的信號，揪出任何細(xì)微潛在威脅；還能測試上／下行、共頻、相鄰?fù)ǖ篮徒换フ{(diào)制＂，郭丁豪強調(diào)。問及對無縫連網(wǎng)的看法，郭丁豪將物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 歸類幾個要素：距離及涵蓋率、數(shù)據(jù)傳輸率、平臺延續(xù)性、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與終端應(yīng)用；而當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品測試挑戰(zhàn)，來自于多樣化和低功耗。＂我們的硬件皆已就緒，用戶不須更換機(jī)臺，只要經(jīng)由軟件選購、升級即可滿足不同應(yīng)用的需求＂，他說。

針對低功耗測試，CX3300 組件電流波形分析儀搭配專用的電流傳感器可量測從 100 pA 位準(zhǔn)動態(tài)電流，一直到具 200 MHz 最大帶寬的 10 A 電流。以 NB-IoT 為例，從先期研發(fā)設(shè)計軟件、開發(fā)測試、實驗室認(rèn)證，到大量生產(chǎn)測試，Keysight 皆提供完整測試方案，力圖保持領(lǐng)先。先期對芯片大廠的合作格外重要，這也是為何科技業(yè)界總是在與時間賽跑、搶先發(fā)布勝果的原因。他進(jìn)一步說明，Keysight 軟件可藉永久買斷或時間授權(quán)取得，另有可轉(zhuǎn)移備援方案；至于機(jī)臺本身，則提供快速送修、跨廠牌的校驗服務(wù)、以及三年標(biāo)準(zhǔn)或十年延長保固。

Keysight 大中華區(qū)無線市場部經(jīng)理白瑛，則再度力陳 PXI 模塊化產(chǎn)品的特點，該系列 M3xxxA 任意波形產(chǎn)生器 (AWG) 和數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (digitizers) 皆已開放 FPGA 編程功能。他指出，未來許多應(yīng)用面臨諸多測試挑戰(zhàn)與要求，例如通道數(shù)增加、同步化、串流應(yīng)用、客制化，使量測工作更趨復(fù)雜；唯有加快測試速度且在通用硬件上重復(fù)配置，才能降低測試成本。為了提高傳輸率和頻譜效率，下行速率大于 20 Gbps 的 5G，800MHz 帶寬、64 QAM 調(diào)制、大于 16 個信道已是基本盤，而 802.1 ax 的帶寬更上看 160 MHz、8X8 天線，調(diào)制可多達(dá) 1024 QAM！

照片人物：Keysight 大中華區(qū)無線市場部經(jīng)理白瑛

實時排序、多信道／多模塊同步，調(diào)制更容易
PXI 模塊化產(chǎn)品能提供實時排序和多信道／多模塊同步功能，以支持多信道應(yīng)用軟件，例如，多用戶波束成形 (beamforming) 技術(shù)。Keysight M9336A PXIe AWG 包括多個獨立或同步的信號輸出，適合用來產(chǎn)生寬帶通信系統(tǒng)所需的數(shù)字調(diào)制波形，以及可用于雷達(dá)和衛(wèi)星測試的高分辨率波形；單槽 PXIe 模塊提供 16 位分辨率、高達(dá) 1GHz 的調(diào)制帶寬，并可控制每個通道的增益、偏移和頻率偏差。工程師可使用Signal Studio、MATLAB、Waveform Creator 等工具來產(chǎn)生符合產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或客制波形，并輕易將其整合至多應(yīng)用開發(fā)環(huán)境中。

M9243A PXIe 示波器則承襲 Keysight InfiniiVision 示波器技術(shù)，提供高達(dá) 1 GHz 的帶寬，擁有每秒百萬個波形更新率和先進(jìn)探量技術(shù)，可對隨機(jī)和偶發(fā)信號進(jìn)行除錯，見人所不能見；包括光標(biāo)和標(biāo)記、觸發(fā)、波形平均、波罩和其它 31 種可選擇的量測功能。該示波器與 Keishgt 89600 VSA 軟件的組合，能充分利用 1 GHz 帶寬來解調(diào)并評估復(fù)雜的 IQ 波形。Keysight 總結(jié)其在無縫連網(wǎng)的量測優(yōu)勢：藉由單機(jī)或模塊儀器的軟件升級支持推陳出新的標(biāo)準(zhǔn)，而不同平臺能滿足研發(fā)與生產(chǎn)的不同需求——延續(xù)單機(jī)式軟件功能與硬件技術(shù)，將其用在自家模塊化產(chǎn)品上，可滿足 MIMO 或生產(chǎn)線做多通道需求，并讓未來模塊化測試更具信心。

圖：Keysight 關(guān)于 NB- IoT 的解決方案
資料來源：Keysight 提供

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