中电集团41所生产的矢量信号分析仪介绍及应用

随着数字调制技术的不断发展，矢量信号分析仪由于与通信系统接收机有着相似的架构，能够在通信系统的研发、查错及验证系统性能方面发挥着巨大的作用。此外，矢量信号分析仪的性能指标几乎都领先于目前被测产品具备的水平，从保证测量数据准确、可靠的角度讲，它也能够满足测量的要求。在应用中，我们要根据被测产品的指标，在综合考虑测试需求和测试成本的前提下，通过比较不同厂家不同型号矢量信号分析仪的性能，来确定测试选用的测量仪器。查阅了国内外大量仪器厂家的产品手册，通过性能分析比较，结合测试实践，以选用适合测试实际情况的仪器。下面给出现阶段业界主流的矢量信号分析仪的主要性能指标。

（1）89601A分析软件及其嵌入硬件

89601A矢量信号分析软件是美国Agilent公司研发的一款功能较为强大的软件，它能够嵌入仪表内部，对仪表采集的数据或仿真计算的信号数据进行频谱、时域和解调分析；能够对信号的幅度、频率和相位参数进行完整分析；提供卷积、FFT等数字信号处理算法；可以对信号数据进行存储，控制信号源进行信号恢复和重建。

（2）89601A+PSA/PXA/MXA系列频谱分析仪

频谱分析仪测试中频、射频和微波等模拟形式信号，对信号的频谱和调制特性分析，与分析软件连接，对采集的信号数据进行完整分析，而且不同的选型分别高达到2 GHz、3 GHz、6 GHz、12 GHz和18 GHz。

（3）IQ性能

根据不同的选型，射频解调带宽有42 MHz、60 MHz、120 MHz、255 MHz和600 MHz，能进行IQ两路基带信号分析，根据不同的选型，解调带宽有64 MHz、86 MHz、100 MHz、110 MHz、295 MHz和600 MHz，具有深存储深度，全带宽信号存储固态存储达88 s，或RAID数据流存储最高达150 min无杂散动态范围（SFDR）＞58 dB（射频解调带宽42 MHz）＞65 dB（基带解调带宽42 MHz）测量软件包包括数字频谱分析、各通道信号功率和功率比、数字调制信号解调和分析（包括EVM、视图、样本率、载频和样本）、信号统计和其他信号解调。

AV5261/AV5263/AV5261/AV5263是中电集团41所生产的矢量信号分析仪。它的频率范围100Hz～3 GHz/26.5 GHz，可对数字移动通信标准和BPSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4DQPSK、8PSK、3π/8-8PSK、D8PSK、16QAM、MSK、GMSK、2FSK、4FSK等数字调制格式进行解调分析，解调中频带宽最大为10 MHz，码元速率为320 Hz～6.4 MHz，EVM为≤3%rms（10 MHz～1 GHz），存储深度最大为1 600个码元。

图3-34　AV5261宽带多参数矢量信号分析仪

AV5261型矢量信号分析仪是针对数字调制射频信号测试而设计的高性能信号分析仪，拥有频谱分析、时序测量、调制准确度测量等几方面的能力，使测量具有更高效率，并具有灵敏度高、动态范围大、解调剩余误差小等显著特点，可以满足用户对各种复杂数字调制信号的测量分析，为3 GHz以下频段的数字无线通信设备提供完整的测量解决方案，并可通过扩频方案将频段延伸到18 GHz，广泛应用于射频通信、卫星通信、视频广播和雷达等领域（图3-34）。

1）主要技术特点

（1）高性能频谱分析。

（2）针对各种复杂调制的矢量信号分析。

（3）高分辨率、高灵敏度、低相噪、大动态范围。

（4）灵活多样的数字解调参数设置。

（5）解调码元速率最高可达6.4 MHz。

（6）实现第三代移动通信标准信号分析。

（7）显示眼图、星座图、矢量图、相位轨迹图、码流表。

（8）内置多种数字通信标准和多种数字调制格式可选择。

（9）全中文操作界面、中文提示信息、高亮度TFT液晶显示器。

2）高性能射频频谱分析

AV5261/2从设计上就充分考虑和解决了高性能频谱分析所要求的高技术指标和复杂的测试功能，可以方便地获得时域测量中不易得到的独特信息，如频谱纯度、信号失真、寄生、交调、噪声边带等各种参数，具有调制信号测量、谐波失真测量、快速时域扫描、相位噪声测试、时间门频谱分析、调频调幅解调等多种信号分析功能。低相位噪声指标和1 Hz的频率分辨率使仪器适用于大多数的频谱分析场合。(www.xing528.com)

3）高性能矢量信号分析

AV5261型矢量信号分析仪可对载频频率在3 GHz以下的射频数字调制信号直接进行数字解调分析，中频带宽为10 MHz，并采用数字中频方案实现对码元速率小于7 MHz的调制信号的高性能矢量解调。灵活多样的数字解调参数设置（包括码元速率设置、脉冲成形滤波器选择、滤波因子设置等）以及内置多种数字通信标准和多种数字调制格式选择可为用户提供更加灵活的测试手段。不仅能够对CDMA系统进行有效分析，而且还能对TDMA系统中猝发的射频信号进行解调分析。较长的捕获RAM空间可以使用户一次存储1 600个码元点进行数据解调分析。

4）矢量解调的显示结果

对各种数字调制格式信号的测量，AV5261型矢量信号分析仪都可以给出几种常见的结果显示格式，如眼图、星座图、矢量图、相位轨迹图等。另外，还能够同时显示信号的实、虚部时域波形，以及显示载频频率误差随时间变化曲线、相位随时间变化曲线等。测量结果的直观显示和灵活设置为用户调试提供了极大的方便。图3-35为矢量解调眼图、星座图（载波1 GHz、码元速率4Msps、QPSK）。表3-2为N9030A微波宽带矢量分析仪。

图3-3　矢量解调眼图、星座图（载波1 GHz、码元速率4 Msps、QPSK）

表3-2　N9030A微波宽带矢量分析仪

矢量信号分析仪小结：

Agilent公司的矢量信号分析仪把时域、频域和调制域分析集于一体，为复杂和随时间变化的信号提供最先进的测量。分析突发信号、脉冲信号、开关信号、瞬变信号或已调信号的同时，可以观察时间、频率、相位和幅度。

用可选的第二个10 MHz输入信道，还可以同时分析基带I和Q信号。包括：BPSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、π/4DQPSK、8PSK、16～256QAM、VSB、MSK和2至4电平FSK在内的各种各样调制方式。可以按各种方式和表格来显示测量结果。网格图、星座图、矢量图和眼图是分析矢量调制信号用的常用工具。通过产生一个理想基准信号与接收到的信号相比较，可提供误差测量。测量结果包括误差矢量幅度EVM、相位和幅值的误差。

本章小结

本章介绍了矢量信号源基本工作原理，矢量信号分析仪基本整机工作原理和技术性能指标，观测数字调制信号的几种方法，矢量信号误差分析，硬件总体方案及主要工作原理，介绍了矢量信号分析仪的应用及操作。

矢量信号分析仪测量从100 Hz到3 GHz或26.5 GHz甚至更高频段内数字调制信号的频域、时域和调制域性能，可以测量各种数字调制信号，完成信号参数的测量和图形分析，为复杂的数字射频通信系统提供了精确的测量手段和完整的测量解决方案。本章讲解了矢量信号分析仪整机工作原理和技术性能指标；介绍了矢量信号分析仪的应用及操作，该仪器可通过扩频方案将频段延伸到18 GHz，广泛应用于射频通信、卫星通信、视频广播和雷达等领域。

习题作业

1.简述矢量信号分析仪的特点和用途。

2.画出正交解调的基本模型框图，并简要说明其工作原理。

3.写出数字正交解调的信号变换表达式。

4.观测数字调制信号有哪几种方法。

5.什么叫误差矢量幅度？

6.简述矢量信号分析仪的构成和工作原理。