RF矢量信號分析儀:對微波測量的不佳性能說「不」

高達14 千兆赫頻率 RF信號分析儀具有業界領先的性能，但它不僅產量少，而且體積笨重、價格昂貴、運行緩慢。不同的是，NI PXIe - 5665高性能RF不但提供了從20 赫茲到14 千兆赫的頻率範圍，同時還具有高性能和速度快的優勢。該儀器具有平均-165 dBm / Hz的本底噪聲，800兆赫音(頻偏為10 kHz)時129 dBc / Hz的相位噪聲，以及0.1 dB絕對幅度精度的性能，這使它成為業界最高性能分析器之一。NI PXIe - 5665是半導體和行動電話的測試應用的理想選擇，不僅可以在較低的頻率調製測量，而且還可以測試高達至14 GHz第三和第四諧波。此外，NI PXIe – 5665還能測試C，X和Ku波段 ，這些波段可以應用於雷達、衛星和無線電通訊領域。

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圖1. NI PXIe-5665是一款模塊化RF矢量信號分析儀，包括數位化儀,下變頻器以及合成器。

低頻帶與高頻帶架構

NI PXIe-5665是一款模塊化RF矢量信號分析儀，包括NI PXIe-5622數位化儀, NI PXIe-5605寬帶RF下變頻器模塊，以及NI PXIe-5653合成器。 NI PXIe-5665能在兩個獨立的頻段中進行操作，頻段至多可相差14GHz。 低於3.6 GHz的頻率屬於低頻帶，在3.6 GHz至14 GHz之間的頻率屬於高頻帶。在儀器的總頻率範圍內，NI PXIe 5665的雙帶架構提供了更大的圖像幹擾和動態範圍。

低頻帶的特徵是三級超外差式下變頻架構。 NI PXIe-5605將RF信號上變頻至較高的中頻(IF)，然後下變頻至可數位化處理的頻率。 三級拓撲結構為RF輸入信號的圖像幹擾提供了明確的顯示信號。 在高頻帶信號路徑中，NI PXIe-5605屬於二級下變頻器。 在此頻帶中唯一的衰減來自機械步長衰減器，它能在5 dB步長中提供75 dB的衰減變量。 可選預選器(YIG-tuned filter)用於過濾不需要的圖像，並被放置在信號鏈的第一混合器前。 在IF這級中，我們可以用1dB步長調整IF增益，優化數位化儀的功率水平。應用「將較大的IF增益應用到較小的音調上」這個功能有效測量多音調信號，從而防止較大的音調對數模轉換器解析度的控制。 IF最後一級擁有交換式濾波器組，能夠進一步優化三階截點(IP3)，進行(例如相鄰信道功率比等)更高級測量。

測量精度的低相位噪聲

NI PXIe-5665在800 MHz音調的10 kHz頻偏下，具有超低的129 dBc/Hz相位噪聲。 NI PXIe-5653合成器擁有3個低相位噪聲本地振蕩器(LOs)，能夠實現超低相位噪聲。 相位噪聲是RF信號分析儀最重要的指標之一。 舉例來說，NI PXIe-5665可在256-QAM調製信號上測量到低達0.33%的誤差矢量幅度。 當前置放大器開啟時，NI PXIe-5665的平均相位噪聲為-165 dBm/Hz。 低噪聲本底可以用於測量其他信號分析儀很難測量到的微弱信號。 具有高頻率範圍與低噪聲本底雙重特點的NI PXIe-5665成為毛刺測試和諧波測試的理想選擇。在模塊上能夠使用50MHz實時帶寬測量作為測量標準，例如3GPP LTE中的20MHz版本。

圖2. 即使在12至14GHz範圍內，NI PXIe-5665也具有-142 dBm/Hz的平均噪聲本底和±0.25 dB的幅度精度，是測試和檢測高頻率小信號的理想選擇。

校準音調和YIG-Tuned濾波器的使用

NI PXIe-5665具有板載高精度校準音調功能。 通過比較存儲設備EEPROM中的音調值和近期的測量值，校準音調能夠準確修正接收器的丟失。 NI PXIe-5605同時提供了帶通預選器(YIG-tuned濾波器)，在將大於3.6 GHz的信號下變頻時，可選擇性地包含RF 輸入信號路徑。

進行一般測量時，預選器能夠抑制可能干擾或降低測量準確率的信號。 由電磁鐵產生的磁場控制著預選器的中心頻率。 考慮到非線性和熱特性可能會導致預選器的中心頻率變發生改變，NI-RFSA驅動採用預選器調節曲線，它作為設備自行校準進程的一部分並使用內部生成的校準信號和算法。 在波譜監測和電磁兼容應用中採用NI PXIe-5665和預選器，可甄選不需要的圖像。

使用RF表模式進行諧波測試

諧波、毛刺的測試測量通常用於描述功率放大器和其他射頻集成電路(RFICs)特徵。NI PXIe-5665可以很好地用於這些測試測量。即使在12至14GHz範圍內，NI PXIe-5665也具有-142 dBm/Hz的平均噪聲本底和±0.25 dB的幅度精度，使得高頻率小信號的測試和測量結果更為理想。

在NI PXIe-5665上採用RF表模式可在頻率間快速切換，大大減少掃頻時間。 RF表模式可在其他參數中預定義頻率或參考水平列表，並被轉換成微代碼，省去了從儀器到PC的時間密集型軟體的調用，反之亦然。

NI FlexRIO的頻譜監控

NI PXIe-5665分析儀與NI FlexRIO模塊連接，插入PXI機箱中。通過對等網絡傳輸(peer-to-peer streaming)，可在PXI背板上實時地將數據寫入NI FlexRIO模塊上的現場可編程門陣列中(FPGA)，還可以使用NI LabVIEW FPGA模塊,對NI FlexRIO模塊上的板載FPGA進行編程，其在數據處理上具有納秒級的決策能力。NI PXIe-5665具有實時處理功能，可以作為實時頻譜分析儀使用。在整個帶寬內，NI PXIe-5665將其採集的數據以數據流方式傳遞至NI FlexRIO進行實時處理。此外，還可以將觸發器從基於實時處理的NI FlexRIO模塊發送到PXI機箱中的其他儀器中。儀器與NI FlexRIO的組合可以搭建一個解決高度複雜測試問題的系統，而這些問題傳統盒裝儀器是解決不了的。