第八講矢量信號(hào)分析儀原理-PPT精品.ppt

1、射頻集成電路測(cè)試,第八講 矢量信號(hào)分析儀（VSA）,,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,2,射頻集成電路測(cè)試_1,08_第八講 矢量信號(hào)分析儀原理 09_第九講 射頻矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 10_第十講 噪聲系數(shù)分析儀原理 11_第十一講 邏輯分析儀原理 12_第十二講 典型射頻芯片測(cè)試介紹與電子測(cè)量自動(dòng)化 13_第十三講 ADS仿真基礎(chǔ) 14_第十四講 實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RTSA）介紹 4.30-5.4放假五天（第10周），4月30日（星期四）的課程調(diào)至4月28日（星期二）進(jìn)行 5.28-5.30放假三天（第14周，5.

2、28（星期四）：端午節(jié)）,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,3,參考文獻(xiàn),Agilent儀器說明書89441A_矢量信號(hào)分析儀Complex Meas_5965-8554E.pdf .Operators Guide_89400-90038.pdf .Started Guide_89441-90076.pdf .Time and Frequency Domain_5962-9217E.pdf .Time Capture_5091-8686E.pdf .Digital Modulation_5965-7160E.pdf .EVM Meas_5965-2898E

3、.pdf .Phase Noise_5091-7193E.pdf .Data Sheet_5965-5425E.pdf Agilent儀器說明書89600S_矢量信號(hào)分析儀89600矢量信號(hào)分析儀_5980-0723CHA.pdf,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,4,內(nèi)容,8.1 矢量信號(hào)分析儀的基本結(jié)構(gòu) 8.2 矢量信號(hào)分析儀的工作原理 8.3 數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 8.4 主要應(yīng)用（模擬與數(shù)字調(diào)制解調(diào)等） 8.5 矢量信號(hào)分析儀的基本操作 第八講 矢量信號(hào)分析儀小結(jié) 補(bǔ)充：E5052B信號(hào)源分析儀,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 20

4、09春季學(xué)期,5,8.1矢量信號(hào)分析儀的基本結(jié)構(gòu),89441A矢量信號(hào)分析儀有兩部分：IF和RF部分 89410A（IF）：dc to 10MHz范圍，內(nèi)部信號(hào)源（正弦、chirp、隨機(jī)和32,768點(diǎn)的任意波形）； 89431A（RF）：dc to 2.65 GHz范圍。另有內(nèi)部RF信號(hào)源（選件AY8-本機(jī)沒有）。 Agilent公司的矢量信號(hào)分析儀把時(shí)域、頻域和調(diào)制域分析集于一體，為復(fù)雜的時(shí)變信號(hào)提供最先進(jìn)的測(cè)量。 復(fù)雜的時(shí)變信號(hào)包括突發(fā)信號(hào)、脈沖信號(hào)、瞬變信號(hào)、跳頻信號(hào)以及模擬和數(shù)字調(diào)制信號(hào)。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,6,89441A的時(shí)域

5、和頻域分析功能,利用89441A的“射頻示波器”功能，可以對(duì)復(fù)雜的時(shí)變信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析。 基于快速富里葉變換（FFT），可以進(jìn)行高性能頻譜分析和時(shí)間選通頻譜分析。 與超外差式頻譜分析儀相比: 基于快速富里葉變換（FFT） 可分析單次出現(xiàn)信號(hào) 可同時(shí)獲得測(cè)量信號(hào)的幅度和相位 目前技術(shù)條件下，其頻率范圍、靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍都不如超外差式頻譜分析儀,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,7,89441A的矢量調(diào)制分析功能,可以分析各種已調(diào)制信號(hào)，包括： BPSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、pi/4DQPSK、8PSK、16-256QAM、VSB、MSK、2至4

6、電平FSK等非標(biāo)準(zhǔn)格式 NADC、GSM、EDGE、DECT、CDMA等標(biāo)準(zhǔn)格式 用可選的第二個(gè)10MHz輸入信道（選件AY7），還可以同時(shí)分析基帶I和Q信號(hào)。 可以按各種方式和表格來顯示測(cè)量結(jié)果。星座圖、眼圖、網(wǎng)格圖和誤差矢量圖是分析數(shù)字調(diào)制信號(hào)的常用工具。 通過產(chǎn)生一個(gè)理想基準(zhǔn)信號(hào)與接收到的信號(hào)相比較，可提供誤差測(cè)量。測(cè)量結(jié)果包括誤差矢量幅度EVM等。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,8,基本結(jié)構(gòu)（89410A（IF）,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,9,基本結(jié)構(gòu)（續(xù)1）,1.軟功能硬鍵 2.顯示屏幕 3.電源

7、開關(guān) 4.軟盤驅(qū)動(dòng)器 5.外鍵盤連接器 6.連接到DUT的信號(hào)源連接器（有AY8） 7.外觸發(fā)連接器 8.探頭電源連接器 9.待測(cè)信號(hào)輸入或DUT的輸出 10.顯示功能硬鍵菜單組 11.系統(tǒng)功能硬鍵菜單組 12.測(cè)量功能硬鍵菜單組 13.REMOTE和LED顯示 14.MARKAR硬鍵菜單組 15.手動(dòng)調(diào)節(jié)MARKAR旋鈕鍵 16.MARKAR/Entry硬鍵 17.數(shù)字量等輸入硬鍵 18.通道2輸入連接器,DUT,AY8,RF front-end,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,10,基本結(jié)構(gòu)（續(xù)2）,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有

8、華 2009春季學(xué)期,11,現(xiàn)有選件：,1BH（General Export License）； AY7（Second 10MHz Input Channel）； AY9（Extended Time Capture）； AYA（Vector Modulation Analysis）； AYB（Waterfall and Spectrogram）； B73（Digital Wideband CDMA Analysis）； B79（Digital ARIB 1.0-1.2 W-CDMA Analysis）； UG7（Advanced LAN Support）； UTH（20Mb Extended

9、RAM and Additional I/O）。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,12,89400系列矢量信號(hào)分析儀功能,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,13,89600S_矢量信號(hào)分析儀,高達(dá)6.0GHz的頻率范圍 36MHz帶寬（基帶帶寬39MHz） 低到小于1Hz的頻域分辨率帶寬 可用于無線通信、無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星和寬帶接入系統(tǒng)的測(cè)試 系儀器室有,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,14,89600S and ADS、ESG,使用ADS軟件和89600 VSA與Agilent

10、 ESG信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行連接，您就不必等待框圖中的硬件全部研制完畢，即可開始查找系統(tǒng)級(jí)的問題。 89600系列VSA能動(dòng)態(tài)鏈接到ADS軟件，可以用89600評(píng)估ADS的仿真數(shù)據(jù)和來自硬件的測(cè)量結(jié)果。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,15,8.2 矢量信號(hào)分析儀的工作原理,注意：這里的頻域分析是由時(shí)變信號(hào)波形的FFT變換實(shí)現(xiàn)的。 這里的I和Q對(duì)應(yīng)Real和Imaginary，請(qǐng)區(qū)別以后的I和Q調(diào)制。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,16,89411A的IF（89410A）部分,Source、Optional RF so

11、urce、Precision RF front-end。,DUT,（Option AY8）,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,17,IF（89410A）的Source部分,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,18,89431A（RF）：dc to 2.65 GHz范圍。 另有內(nèi)部RF信號(hào)源（選件AY8-本機(jī)沒有）。,射頻信號(hào)源選件,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,19,精密的射頻前端,89441A的射頻前端將高達(dá)2.65GHz的射頻信號(hào)下變頻為帶寬7MHz的中頻信號(hào)； 帶寬為7MH

12、z的中頻信號(hào)經(jīng)過濾波和數(shù)字化后，進(jìn)入高分辨率的A/D變換器； 后續(xù)的數(shù)字混頻器和數(shù)字濾波器的帶寬可以窄到1Hz； 后面的高性能微處理器提供快速的頻域、時(shí)域、調(diào)制域分析和測(cè)量結(jié)果顯示。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,20,射頻和基帶性能,射頻性能： 靈敏度：-160dBm/Hz； 相位噪聲：-124dBc/Hz（10KHz偏移）； 內(nèi)部射頻源：選件AY8 （本機(jī)沒有）。 基帶性能： 25.6 Msa/s的A/D采樣速率； FFT變換； 頻域和時(shí)域的誤差修正功能； 第二個(gè)10MHz基帶輸入信道：選件AY7。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷

13、有華 2009春季學(xué)期,21,矢量信號(hào)分析儀的特點(diǎn),傳統(tǒng)信號(hào)分析儀只有信號(hào)幅度測(cè)量功能，可測(cè)量幅度與頻率的關(guān)系，可測(cè)量幅度與時(shí)間的關(guān)系。 矢量信號(hào)分析儀具有同時(shí)測(cè)量幅度和相位的功能，可測(cè)量幅度和相位與頻率的關(guān)系，可測(cè)量幅度和相位與時(shí)間的關(guān)系。 待測(cè)信號(hào)波形經(jīng)ADC后的數(shù)字化數(shù)據(jù)，從其中提取幅度和相位的數(shù)字化信息數(shù)據(jù)，再存入Capture RAM中。 再由Measurement RAM和DSP進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)分析：模擬已調(diào)信號(hào)的解調(diào)、數(shù)字已調(diào)信號(hào)的解調(diào)、網(wǎng)格圖、星座圖、矢量圖、眼圖和誤差矢量幅度EVM。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,22,8.3 數(shù)字調(diào)制

14、與解調(diào),目的：使傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)與信道特性相匹配，便于有效地進(jìn)行信息傳輸。 分類： 調(diào)制信號(hào)：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制； 相位連續(xù)：相位不連續(xù)調(diào)制和相位連續(xù)調(diào)制（例如：PSK、GMSK等）； 信號(hào)恒定：恒包絡(luò)調(diào)制和非恒包絡(luò)調(diào)制（例如：FSK、QAM等）。 調(diào)制方案的性能評(píng)估：功率效率和帶寬效率。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,23,移動(dòng)通信中的調(diào)制解調(diào)技術(shù),移動(dòng)通信面臨的無線信道問題： 多徑，衰落，干擾（自然，人為，ISI），頻率資源有限。 移動(dòng)通信對(duì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的要求： 頻譜資源有限 高的帶寬效率； 用戶終端小 高的功率效率，抗非線性失真能力強(qiáng)； 鄰道干擾

15、低的帶外輻射； 多徑信道傳播 對(duì)多徑衰落不敏感，抗衰落能力強(qiáng)； 干擾受限的信道，抗干擾能力強(qiáng)； 解調(diào)一般采用非相干方式，或插入導(dǎo)頻的相干解調(diào)； 產(chǎn)業(yè)化問題 成本低，易于實(shí)現(xiàn)。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,24,數(shù)字調(diào)制方法的分類,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,25,數(shù)字調(diào)制與解調(diào),1。為什么要進(jìn)行數(shù)字調(diào)制？ 硬件的復(fù)雜程度與占有頻帶寬度之間折衷 2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？ 3。數(shù)字調(diào)制的不同類型 三種數(shù)字調(diào)制類型和三種數(shù)字調(diào)制類型的變種 4。限制帶寬的濾波器技術(shù) 限制帶寬和減小碼間干擾 5。觀察數(shù)

16、字調(diào)制信號(hào)的方法 時(shí)域圖、頻域圖、星座圖、眼圖、相位網(wǎng)格圖和誤差矢量圖,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,26,1。為什么要進(jìn)行數(shù)字調(diào)制？,硬件的復(fù)雜程度與占有頻帶寬度之間折衷。 工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)（QPSK、FSK、MAK、QAM等）。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,27,2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？,基本的調(diào)制特性（AM、FM、PM）。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,28,2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？（續(xù)1）,極坐標(biāo)表示法，如下左圖所示。不同的調(diào)制格式，

17、如下右圖所示。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,29,2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？（續(xù)2）,數(shù)字調(diào)制中，調(diào)制通常采用I和Q分量表示，如下圖所示。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,30,2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？（續(xù)3）,I/Q數(shù)字調(diào)制中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)方框圖，如下圖所示。 在I/Q數(shù)字調(diào)制中，數(shù)字調(diào)制的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于I/Q平面上的不同的離散的點(diǎn)。這就是星座圖。 I/Q平面上的數(shù)據(jù)點(diǎn)從一點(diǎn)到另一點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于不同的AM和PM調(diào)制。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期

18、,31,2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？（續(xù)4）,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,32,2。信息是如何調(diào)制到正交I和Q信號(hào)上？（續(xù)5）,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,33,3。數(shù)字調(diào)制的不同類型,上表列出了按恒包絡(luò)調(diào)制和非恒包絡(luò)調(diào)制的分類； 下表列出了在無線通信和視頻中，不同的數(shù)字調(diào)制類型的應(yīng)用。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,34,3。數(shù)字調(diào)制的不同類型（續(xù)1）,位速率和符號(hào)速率：傳輸信號(hào)的帶寬取決于符號(hào)速率。 符號(hào)時(shí)鐘起到符號(hào)定時(shí)的作用。,射頻集成電路測(cè)試 清華

19、大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,35,3。數(shù)字調(diào)制的不同類型（續(xù)2）,相移鍵控；頻移鍵控；正交幅度調(diào)制。 相移鍵控：BPSK和QPSK。 下圖中QPSK的四個(gè)離散狀態(tài)的相位分別是45度、135度、225度、315度，每個(gè)相位的轉(zhuǎn)變（00，01，10，11）提供了2bit的數(shù)據(jù) 頻移鍵控：BFSK和MSK。 FSK和MSK產(chǎn)生等包絡(luò)信號(hào)，這對(duì)于放大器的功率傳輸是很重要的。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,36,3。數(shù)字調(diào)制的不同類型（續(xù)3）,正交幅度調(diào)制：下圖是16QAM和32QAM的星座圖。目前應(yīng)用的是256QAM。256QAM系統(tǒng)使用

20、8個(gè)I和8個(gè)Q數(shù)值。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,37,3。數(shù)字調(diào)制的不同類型（續(xù)4）,數(shù)字調(diào)制的變種：IQ偏移調(diào)制（OQPSK）；差分調(diào)制（DQPSK）；等幅度調(diào)制（GMSK）。 第一種變種是Offset QPSK（OQPSK），主要應(yīng)用在蜂窩 CDMA (Code Division Multiple Access)的反向鏈路中； 第二種變種是差分調(diào)制，例如：DQPSK和D16QAM； 第三種變種是等包絡(luò)調(diào)制，例如：0.3 GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）的GSM。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林

21、 雷有華 2009春季學(xué)期,38,4。限制帶寬的濾波器技術(shù),數(shù)據(jù)濾波器可以限制帶寬和減小碼間干擾。矢量信號(hào)分析儀的所有濾波器都是按20個(gè)碼元長(zhǎng)度來計(jì)算。 主要有：升余弦濾波器；平方根升余弦濾波器；發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的匹配濾波器；高斯濾波器；數(shù)字濾波器等。 濾波器的形狀和寬度是由alpha（對(duì)于升余弦濾波器）或BT（對(duì)于高斯濾波器）來定義的。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,39,4。限制帶寬的濾波器技術(shù)（續(xù)1）,發(fā)射機(jī)中的匹配濾波器是為了減少鄰道功率輻射； 接收機(jī)中的匹配濾波器是為了減少寬帶噪聲。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 200

22、9春季學(xué)期,40,4。限制帶寬的濾波器技術(shù)（續(xù)2）,高斯濾波器：沒有濾波器相當(dāng)于alpha為無窮大。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,41,4。限制帶寬的濾波器技術(shù)（續(xù)3）,濾波器的帶寬效應(yīng)（以QPSK為例）：沒有濾波器相當(dāng)于alpha為無窮大。濾波器的alpha為0.75和0.375時(shí)，可以平滑發(fā)射的波形并減小所需要的帶寬。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,42,5。觀察數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法,利用時(shí)域圖。 利用頻域圖。 利用星座圖。 利用眼圖。 利用相位網(wǎng)格圖。 誤差矢量 EVM（Error Vector Magn

23、itude）測(cè)量。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,43,5。觀察數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法（續(xù)1）,利用星座圖： 用極坐標(biāo)描述矢量調(diào)制信號(hào)的幅度和相位（相對(duì)于載波）隨時(shí)間或碼元的變化，碼元時(shí)鐘時(shí)刻的相位值表示為一個(gè)點(diǎn)。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,44,5。觀察數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法（續(xù)2）,利用眼圖： 眼圖張開部分的寬度決定了可以抽樣的時(shí)間間隔； 眼圖張開部分的高度決定了系統(tǒng)的噪聲容限； 眼圖的閉合斜率決定了系統(tǒng)對(duì)抽樣定時(shí)誤差的敏感程度，斜率愈大則對(duì)定時(shí)誤差愈敏感； 當(dāng)碼間串?dāng)_十分嚴(yán)重時(shí)，眼圖會(huì)完全閉合起來，系統(tǒng)將無法

24、正常工作。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,45,5。觀察數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法（續(xù)3）,利用相位網(wǎng)格圖： 在每個(gè)信息比特間隔內(nèi)，載波相位隨時(shí)間變化的規(guī)律可用相位網(wǎng)格圖表示； 對(duì)于MSK信號(hào)，載波相位變化+/2或-/2，取決于二進(jìn)制信息1或0； MSK信號(hào)由于相位是連續(xù)變化的，因而頻譜衰減速度較快，近似與f4成反比，但是相位路徑在符號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)刻將會(huì)產(chǎn)生拐點(diǎn)； 在GMSK中，基帶信號(hào)首先成形為高斯脈沖，然后再進(jìn)行MSK調(diào)制。由于成形后的高斯脈沖無陡峭沿，亦無拐點(diǎn)，因此相位路徑得以進(jìn)一步平滑。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期

25、,46,5。觀察數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法（續(xù)4）,誤差矢量 EVM（Error Vector Magnitude）測(cè)量對(duì)于數(shù)字調(diào)制信號(hào)有極強(qiáng)的洞察力。 從EVM和相關(guān)的測(cè)量可以察覺數(shù)字調(diào)制信號(hào)極微小的變化，而且可以識(shí)別產(chǎn)生這種微小變化的原因。 EVM的定義如右圖所示。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,47,8.4 主要應(yīng)用,在模擬調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用 在數(shù)字調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用 時(shí)域及時(shí)間選擇的頻譜分析 在CDMA功率測(cè)量中的應(yīng)用 EVM測(cè)量,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,48,1。在模擬調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用,模擬已調(diào)制信號(hào)

26、的調(diào)制與解調(diào) 信號(hào)源文件AMSIG.DAT （5MHz載波的25KHz正弦調(diào)制信號(hào)的AM已調(diào)制信號(hào)）。 觀察AM已調(diào)制信號(hào)的頻譜。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,49,1。在模擬調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)1）,觀察AM解調(diào)信號(hào)的頻譜。觀察AM解調(diào)信號(hào)的時(shí)域信息。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,50,1。在模擬調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)2）,模擬已調(diào)制信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 信號(hào)源文件PMSIG.DAT （5MHz載波的25KHz三角波調(diào)制信號(hào)的PM已調(diào)制信號(hào)）。 觀察PM已調(diào)制信號(hào)的頻譜。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程

27、系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,51,1。在模擬調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)3）,觀察PM解調(diào)信號(hào)的頻譜。觀察PM解調(diào)信號(hào)的時(shí)域信息。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,52,2。在數(shù)字調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用,數(shù)字調(diào)制信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 標(biāo)準(zhǔn)格式（NADC）信號(hào)源文件PI4DQPSK.DAT。 觀察NADC已調(diào)制信號(hào)的頻譜。,標(biāo)準(zhǔn)格式有：NADC、GSM、EDGE、DECT、CDMA BASE、CDMA MOBILE、PDC、PHS（PHP）、CPLD、TETRA、APCD 25、W-CDMA 5MHz、BLUETOOTH。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系

28、 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,53,2。在數(shù)字調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)1）,解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)格式（NADC）信號(hào)。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,54,2。在數(shù)字調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)2）,解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)格式（NADC）信號(hào)，以不同的形式顯示。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,55,2。在數(shù)字調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)3）,解調(diào)和分析MSK信號(hào)：選取文件MSK.DAT。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,56,2。在數(shù)字調(diào)制與解調(diào)中的應(yīng)用（續(xù)4）,解調(diào)非標(biāo)準(zhǔn)格式信號(hào)：選取文件16QAM.D

29、AT。,非標(biāo)準(zhǔn)格式有：QPSK（normal offset）、DQPSK（normal pi/4）、BPSK 8PSK、QAM（16 32）、MSK（type1 type2）、FSK（2 4 8 16）。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,57,3。時(shí)域及時(shí)間選擇的頻譜分析,進(jìn)行瞬態(tài)信號(hào)的頻譜分析： 信號(hào)源文件XMITR.DAT：如下圖所示； 設(shè)置時(shí)間閘門長(zhǎng)度，沿時(shí)間軸移動(dòng)時(shí)間閘門，逐段覆蓋瞬態(tài)信號(hào)，觀察頻譜峰值的移動(dòng)：如圖所示。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,58,瞬態(tài)信號(hào)的時(shí)間閘門頻譜分析,射頻集成電路測(cè)試 清

30、華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,59,3。時(shí)域及時(shí)間選擇的頻譜分析（續(xù)1）,利用時(shí)間選取進(jìn)行瞬態(tài)信號(hào)的頻譜分析 信號(hào)源文件BURST.DAT：設(shè)置時(shí)間閘門檢查第一個(gè)突發(fā)脈沖和第二個(gè)突發(fā)脈沖。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,60,3。時(shí)域及時(shí)間選擇的頻譜分析（續(xù)2）,設(shè)置時(shí)間閘門，跟蹤突發(fā)脈沖 信號(hào)源文件PMBURST.DAT（A 5 MHz burst carrier, phase-modulated with a 25 kHz signal）； 如下圖所示，移動(dòng)時(shí)間閘門到時(shí)間顯示關(guān)斷的位置，測(cè)量通/斷比。,射頻集成電路測(cè)試 清華大

31、學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,61,3。時(shí)域及時(shí)間選擇的頻譜分析（續(xù)3）,如右圖所示，A Offset就是通/斷比，反映了載波泄漏的性能。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,62,4。在CDMA功率測(cè)量中的應(yīng)用,CDMA（Code Division Multiple Access）是利用碼分和跳頻技術(shù)，產(chǎn)生的是類似于噪聲的數(shù)字已調(diào)制信號(hào)。 在W-CDMA中，關(guān)鍵的測(cè)量是信道內(nèi)的功率譜和鄰道功率譜。 精確地測(cè)量數(shù)字信號(hào)的功率要比測(cè)量大多數(shù)模擬信號(hào)的輸出功率困難得多。 數(shù)字已調(diào)制信號(hào)，因?yàn)樗鼈兯械墓β试谡麄€(gè)頻帶中傳播，而不像模擬已調(diào)制信號(hào)只

32、在載波的邊帶中傳播，以及具有不重復(fù)性、隨機(jī)性，所以沒有可預(yù)知的、重復(fù)出現(xiàn)的功率點(diǎn)測(cè)量。 為了更精確地測(cè)量數(shù)字調(diào)制信號(hào)的功率，通常都是采用 -30dB的下降點(diǎn)表示信號(hào)的帶寬，而不是模擬調(diào)制信號(hào)中的-3dB，低于-30dB下降點(diǎn)的功率可以忽略。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,63,4。在CDMA功率測(cè)量中的應(yīng)用（續(xù)1）,帶限功率譜測(cè)量：設(shè)置中心頻率和頻率范圍。 平均功率測(cè)量測(cè)量：例如1.23MHz帶寬內(nèi)的CDMA信號(hào)的平均功率測(cè)量。 CCDF測(cè)量（Complementary Cumulative Density Function）互補(bǔ)累積分布函數(shù)功率測(cè)量：

33、 參考：RF_TestOfWLAN_china.pdf：P35 由于數(shù)字調(diào)制信號(hào)的類似噪聲特性，需要進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的CCDF功率測(cè)量。 CCDF是1減去CDF（累積分布函數(shù)，更常用）。它的橫軸表示超出平均功率多少dB，縱軸表示百分比。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,64,4。在CDMA功率測(cè)量中的應(yīng)用（續(xù)2）,CCDF（互補(bǔ)累積分布函數(shù)功率）測(cè)量,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,65,5。EVM測(cè)量,誤差矢量EVM EVM測(cè)量對(duì)于數(shù)字已調(diào)制信號(hào)有極強(qiáng)的洞察力。 EVM和相關(guān)的測(cè)量可以察覺數(shù)字已調(diào)制信號(hào)極微小的變化，

34、而且可以識(shí)別產(chǎn)生這種微小變化的原因。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,66,5。EVM測(cè)量（續(xù)1）,EVM測(cè)量是衡量通信系統(tǒng)性能的有效和定量的手段。 EVM測(cè)量是連續(xù)不斷地把輸入的數(shù)據(jù)流與理想的參考信號(hào)進(jìn)行幅度和相位的比較。 EVM就是在所利用的調(diào)制格式下，實(shí)際的碼元I、Q位置與理想的碼元I、Q位置的差別。 利用EVM測(cè)量可以評(píng)價(jià)整個(gè)通信系統(tǒng)的性能，也可以了解個(gè)別元件（例如：濾波器、功放等）的作用。 EVM測(cè)量中是基于DSP重建所利用的調(diào)制格式下理想的參考信號(hào)的，這是因?yàn)檩d波和碼元同步是自動(dòng)產(chǎn)生的。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華

35、2009春季學(xué)期,67,5。EVM測(cè)量（續(xù)2）,進(jìn)行EVM測(cè)量的方框原理圖：,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,68,5。EVM測(cè)量（續(xù)3）,進(jìn)行EVM測(cè)量的三步： （1）精確地解調(diào)：解調(diào)信號(hào)格式從BPSK到256QAM；碼元速率從數(shù)百Hz到幾MHz。 （2）重建參考信號(hào)：產(chǎn)生理想的解調(diào)參考信號(hào)，這可由DSP計(jì)算得到無噪聲的、高精度的解調(diào)參考信號(hào)。 （3）綜合比較：比較實(shí)際解調(diào)信號(hào)和解調(diào)參考信號(hào)，可得到EVM的數(shù)值。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,69,5。EVM測(cè)量（續(xù)4）,EVM測(cè)量的舉例（8PSK）：,射頻集

36、成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,70,5。EVM測(cè)量（續(xù)5）,EVM測(cè)量的舉例（8PSK）： EVM表示為名義上的理想矢量幅度的百分?jǐn)?shù)：RMS、peak和95th。 RMS_EVM是統(tǒng)計(jì)平均有效值；Peak_EVM是峰值；95th percentile是采樣樣本小于95%時(shí)的統(tǒng)計(jì)平均值。所以95th percentile是大于RMS值，小于Peak值。 Origin offset suppression是測(cè)量解調(diào)的I/Q信號(hào)在星座圖上的直流偏移（原點(diǎn)偏移）。 Frequency offset是相位軌跡的平均（近似微分）就得到近似的頻率誤差。,射頻集成電路測(cè)試

37、清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,71,5。EVM測(cè)量（續(xù)6）,EVM測(cè)量的度量： （1）EVM：表示為名義上的理想矢量幅度的百分?jǐn)?shù)。 （2）Mag Error：即 IQ error mag。 （3）Phase Error：即 IQ error phase。 （4）Freq Error：即相位軌跡的平均。 （5）IQ Offset： I/Q信號(hào)在星座圖上的原點(diǎn)偏移。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,72,8.5 矢量信號(hào)分析儀的基本操作,參考：89441A_矢量信號(hào)分析儀Complex Meas_5965-8554E.pdf 參考：8

38、9441A_矢量信號(hào)分析儀Operators Guide_89400-90038.pdf 參考：89441A_矢量信號(hào)分析儀Signal Disk 無須外接信號(hào)，利用內(nèi)部信號(hào)源，利用測(cè)試程序庫(kù)的程序產(chǎn)生的信號(hào)源，即可學(xué)習(xí)如何進(jìn)行各種測(cè)量。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,73,8.5 矢量信號(hào)分析儀的基本操作（續(xù)1）,測(cè)試程序庫(kù)：測(cè)試程序庫(kù)_89400-19406應(yīng)用程序 應(yīng)用程序運(yùn)行、展開成20個(gè)文件：16QAM，32DVBQAM，32QAM，8VSB.CAP，AMSIG，BURST，CAPT，EQSIGNAL，GAUSS1.ASC，GAUSS1，MEAS_PI4，MSK，PI4DQPSK，PMBURST，PMSIG，REVID，STAT_DEF，STATES，SYNC_KEY，XMITR。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,74,雙通道測(cè)量,設(shè)置4.5MHz帶通濾波器的頻率響應(yīng)測(cè)量： 直接連接SOURCE到通道1的輸入； 濾波器的輸出接到通道2的輸入。,射頻集成電路測(cè)試 清華大學(xué)電子工程系 李國(guó)林 雷有華 2009春季學(xué)期,75,第八講矢量信號(hào)分析儀小結(jié),Agilent公司的矢量信號(hào)分析