摘要： 隨著無線通信、雷達、衛(wèi)星通信、光通信等領(lǐng)域?qū)τ?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信號傳輸速率或者分辨率要求的提升，采用的調(diào)制制式越來越復(fù)雜，信號帶寬也越來越寬?，F(xiàn)代的實時示波器由于芯片和材料工藝的提升，已經(jīng)可以提供高達幾十GHz的實時測量帶寬，同時由于其時域測量的直觀性和多通道等特點，使其開始廣泛應(yīng)用于超寬帶信號以及射頻信號的測量。本文介紹了高帶寬實時示波器在射頻信號測量領(lǐng)域的典型應(yīng)用，以及示波器用于射頻測量時的底噪聲、無雜散動態(tài)范圍、諧波失真、絕對幅度測量精度、相位噪聲等關(guān)鍵指標。 前言： 每一位做射頻或者高速數(shù)字設(shè)計的工程師都會同時面臨頻域和時域測試的問題。比如從事高速數(shù)字電路設(shè)計的工程師通常從時域分析信號的波形和眼圖，也會借用頻域的S參數(shù)分析傳輸通道的插入損耗，或者用相位噪聲指標來分析時鐘抖動等。對于無線通信、雷達、導(dǎo)航信號的分析來說，傳統(tǒng)上需要進行頻譜、雜散、臨道抑制等頻域測試，但隨著信號帶寬更寬以及脈沖調(diào)制、跳頻等技術(shù)的應(yīng)用，有時采用時域的測量手段會更加有效。 現(xiàn)代實時示波器的性能比起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的測試要求。除此以外，現(xiàn)代實時示波器的觸發(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，使得高帶寬實時示波器可以在寬帶信號測試領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。 一、為什么射頻信號測試要用示波器？ 時域測量的直觀性 要進行射頻信號的時域測量的一個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個不同形狀的雷達脈沖信號，信號的載波頻率和脈沖寬度差異不大，如果只在頻域進行分析，很難推斷出信號的時域形狀。由于這4種時域脈沖的不同形狀對于最終的卷積處理算法和系統(tǒng)性能至關(guān)重要，所以就需要在時域?qū)π盘柕拿}沖參數(shù)進行精確的測量，以保證滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 更高分析帶寬的要求 在傳統(tǒng)的射頻微波測試中，也會使用一些帶寬不太高（<1GHz）的示波器進行時域參數(shù)的測試，比如用檢波器檢出射頻信號包絡(luò)后再進行參數(shù)測試，或者對信號下變頻后再進行采集等。此時由于射頻信號已經(jīng)過濾掉，或者信號已經(jīng)變換到中頻，所以對測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，信號的調(diào)制帶寬越來越寬。比如為了兼顧功率和距離分辨率，現(xiàn)代的雷達會在脈沖內(nèi)部采用頻率或者相位調(diào)制，典型的SAR成像雷達的調(diào)制帶寬可能會達到2GHz以上。在衛(wèi)星通信中，為了小型化和提高傳輸速率，也會避開擁擠的C波段和Ku波段，采用頻譜效率和可用帶寬更高的Ka波段，實際可用的調(diào)制帶寬可達到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，而是達到一定頻點后就開始明顯下降，因此選擇實時示波器時，示波器的帶寬應(yīng)該大于需要的分析帶寬，至于大多少，要具體看示波器實際的頻響曲線和被測信號的要求。