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R&S FSW頻譜分析儀實現E頻段微波訊號測試

上網時間: 2013年11月04日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:E頻段  FSW  調變  諧波混頻器  頻譜分析儀 

作者:Wolfgang Wendler,R&S公司頻譜分析儀產品經理

隨著用戶對於更高資料傳輸量的需求日益提高,E頻段微波連接變得越來越普遍。羅德史瓦茲公司(Rohde & Schwarz ;R&S)推出E頻段頻譜測量解決方案,結合FSW頻譜分析儀的高中頻(IF)性能以及低轉換損耗的FS-Z90諧波混頻器,不僅可提供較寬的無鏡像範圍與高動態範圍,並進一步實現更高的功率測量精密度。

由於行動裝置應用普及帶來數據傳輸量的倍數增長,從而要求在基地台與網路之間實現高頻寬連接。在E頻段中的71GHz和86GHz之間就有兩個5GHz頻段適用於這種寬頻所要求的點對點連接。

然而,高頻率對於測試與測量(T&M)設備來說是一種挑戰;它不僅發生在開發發射和接收模組時,也出現在測量傳輸系統之際。

E頻段:為更多資料提供額外頻寬

30多年前在日內瓦舉行的世界無線通訊會議(WARC-79)上,國際電信聯盟(ITU)通過將71GHz至76GHz和81GHz至86GHz的E頻段頻率指定給傳輸應用的決定。但在經過20多年後,業界才開始出現對這些應用的商業興趣,從而使美國聯邦傳播委員會(FCC)和歐洲主管機構頒佈這些頻段的授權以及規定在使用方面的技術要求。直到那時才開始產生興趣的原因在於,針對該頻率範圍進行商用化元件製造終於成為可能了。同時,由於傳送速率日益提高的要求也使其有必要使用新頻段。

在E頻段中可輕鬆實現幾個Gbit/s資料率的傳輸鏈路。分別具有5GHz連續範圍的兩個頻段還使得幾百MHz的傳輸頻寬成為可能。結合像BPSK等簡單調變方法就能取得很高的資料率,從而也能為這些毫米波連接實現簡單可靠的發射與接收模組。隨著這種技術的進一步發展,更複雜的調變類型也能實現。在這些頻段中可取得的覆蓋範圍只比像38GHz等頻段稍短一些──這已在正常天氣條件下經由0.5dB/km衰減的開放場測所證實。

高頻率也帶來新的測試與測量挑戰。雖然經過授權可避免其它微波來源的干擾,但還必須測量發射器的功率和頻譜以確保授權通訊的無干擾共存。

在E頻段中測量頻譜:諧波混頻器至關重要

頻譜分析儀最適用於這些複雜的測量。然而,商用頻譜分析儀的連續頻率範圍最高只到67GHz。為了完成E頻段的頻譜測量,必須與外部諧波混頻器一起使用。混頻器與頻譜分析儀的本地振盪輸出訊號相乘,然後使用合適的諧波將待測毫米波訊號降頻至分析儀的中頻。然而,混頻器中產生的大量諧波和輸入訊號的諧波會在頻譜中產生許多訊號。

只要混頻器輸入端只存在連續波訊號,就不會產生任何問題。藉由這種訊號,頻譜分析儀可區分混頻器輸出端出現的實際訊號、無用的混頻產物以及其鏡像頻率訊號。為了加以區別,分析儀在實際測量之前必須進行一次基準測量。在基準測量期間,本地振盪頻率被提高到兩倍於IF的值。只有在基準測量和實際測量中偵測到的訊號才是真實訊號,並顯示在頻譜中。

如果在混頻器輸出端出現調變過的訊號,問題就更加複雜了。實際訊號以及在分析儀鏡像頻率上接收到的訊號可能相互重疊,特別是在訊號頻寬很寬的情況下,因此很難再將其區分開來。

圖1顯示採用一種高階訊號與頻譜分析儀進行的頻譜測量,這種分析儀的IF為404MHz。輸入訊號和鏡像頻率訊號之間的頻差是808MHz。藉由這種500MHz頻寬的輸入訊號,以及從實際測量到的頻譜中減去基準測量頻譜,仍能測試它是否符合ETSI TS 102 524 V1.1規定的EIRP頻譜密度規範。如果輸入訊號頻寬為1GHz就無法實現了,因為輸入訊號和鏡像頻率訊號將彼此重疊。鏡像頻率訊號的影響將嚴重妨礙訊號的時域分析(I/Q資料),而也無法使用基準測量進行校正。

圖1:利用R&S FSQ訊號與頻譜分析儀測量500MHz頻寬E頻段輸入訊號。
圖1:利用R&S FSQ訊號與頻譜分析儀測量500MHz頻寬E頻段輸入訊號。藍色曲線顯示實際測量結果,黑色曲線代表基準測量。頻率位於輸入訊號上的鏡像訊號仍可被減去(橘色曲線),這在使用1GHz頻寬的輸入訊號時是無法實現的。

(下一頁繼續:頻譜分析可處理寬頻調變訊號)


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