摘要： 隨著無(wú)線通信、雷達(dá)、衛(wèi)星通信、光通信等領(lǐng)域?qū)τ?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信號(hào)傳輸速率或者分辨率要求的提升，采用的調(diào)制制式越來(lái)越復(fù)雜，信號(hào)帶寬也越來(lái)越寬?，F(xiàn)代的實(shí)時(shí)示波器由于芯片和材料工藝的提升，已經(jīng)可以提供高達(dá)幾十GHz的實(shí)時(shí)測(cè)量帶寬，同時(shí)由于其時(shí)域測(cè)量的直觀性和多通道等特點(diǎn)，使其開(kāi)始廣泛應(yīng)用于超寬帶信號(hào)以及射頻信號(hào)的測(cè)量。本文介紹了高帶寬實(shí)時(shí)示波器在射頻信號(hào)測(cè)量領(lǐng)域的典型應(yīng)用，以及示波器用于射頻測(cè)量時(shí)的底噪聲、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍、諧波失真、絕對(duì)幅度測(cè)量精度、相位噪聲等關(guān)鍵指標(biāo)。 前言： 每一位做射頻或者高速數(shù)字設(shè)計(jì)的工程師都會(huì)同時(shí)面臨頻域和時(shí)域測(cè)試的問(wèn)題。比如從事高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的工程師通常從時(shí)域分析信號(hào)的波形和眼圖，也會(huì)借用頻域的S參數(shù)分析傳輸通道的插入損耗，或者用相位噪聲指標(biāo)來(lái)分析時(shí)鐘抖動(dòng)等。對(duì)于無(wú)線通信、雷達(dá)、導(dǎo)航信號(hào)的分析來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)上需要進(jìn)行頻譜、雜散、臨道抑制等頻域測(cè)試，但隨著信號(hào)帶寬更寬以及脈沖調(diào)制、跳頻等技術(shù)的應(yīng)用，有時(shí)采用時(shí)域的測(cè)量手段會(huì)更加有效。 現(xiàn)代實(shí)時(shí)示波器的性能比起10多年前已經(jīng)有了大幅度的提升，可以滿足高帶寬、高精度的射頻微波信號(hào)的測(cè)試要求。除此以外，現(xiàn)代實(shí)時(shí)示波器的觸發(fā)和分析功能也變得更加豐富、操作界面更加友好、數(shù)據(jù)傳輸速率更高、多通道的支持能力也更好，使得高帶寬實(shí)時(shí)示波器可以在寬帶信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。 一、為什么射頻信號(hào)測(cè)試要用示波器？ 時(shí)域測(cè)量的直觀性 要進(jìn)行射頻信號(hào)的時(shí)域測(cè)量的一個(gè)很大原因在于其直觀性。比如在下圖中的例子中分別顯示了4個(gè)不同形狀的雷達(dá)脈沖信號(hào)，信號(hào)的載波頻率和脈沖寬度差異不大，如果只在頻域進(jìn)行分析，很難推斷出信號(hào)的時(shí)域形狀。由于這4種時(shí)域脈沖的不同形狀對(duì)于最終的卷積處理算法和系統(tǒng)性能至關(guān)重要，所以就需要在時(shí)域?qū)π盘?hào)的脈沖參數(shù)進(jìn)行精確的測(cè)量，以保證滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。 更高分析帶寬的要求 在傳統(tǒng)的射頻微波測(cè)試中，也會(huì)使用一些帶寬不太高（<1GHz）的示波器進(jìn)行時(shí)域參數(shù)的測(cè)試，比如用檢波器檢出射頻信號(hào)包絡(luò)后再進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，或者對(duì)信號(hào)下變頻后再進(jìn)行采集等。此時(shí)由于射頻信號(hào)已經(jīng)過(guò)濾掉，或者信號(hào)已經(jīng)變換到中頻，所以對(duì)測(cè)量要使用的示波器帶寬要求不高。 但是隨著通信技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)的調(diào)制帶寬越來(lái)越寬。比如為了兼顧功率和距離分辨率，現(xiàn)代的雷達(dá)會(huì)在脈沖內(nèi)部采用頻率或者相位調(diào)制，典型的SAR成像雷達(dá)的調(diào)制帶寬可能會(huì)達(dá)到2GHz以上。在衛(wèi)星通信中，為了小型化和提高傳輸速率，也會(huì)避開(kāi)擁擠的C波段和Ku波段，采用頻譜效率和可用帶寬更高的Ka波段，實(shí)際可用的調(diào)制帶寬可達(dá)到3GHz以上甚至更高。另外示波器的幅頻特性曲線并不是從直流到額定帶寬都平坦，而是達(dá)到一定頻點(diǎn)后就開(kāi)始明顯下降，因此選擇實(shí)時(shí)示波器時(shí)，示波器的帶寬應(yīng)該大于需要的分析帶寬，至于大多少，要具體看示波器實(shí)際的頻響曲線和被測(cè)信號(hào)的要求。