毫米波測試解決方案之頻譜分析儀

毫米波測試解決方案之頻譜分析儀在寫這篇文章的時候，我其實也沒有怎么做過毫米波測試，我相信正在讀這篇文章的讀者中大部分也沒有怎么接觸過毫米波測試。那么我們?yōu)槭裁催€要這么專注于毫米波測試呢？在幾年以前，我根本無法想象這么短時間內(nèi)行業(yè)內(nèi)會對毫米波應用有這么高的關注度。那時候，做為測試工程師的我，了解30GHz到300GHz的測試儀器還只是像一個窮學生看到櫥窗里的Allianware筆記本電腦的情景:“酷！太牛了！等我月入10w的時候一定也買一臺”

然后就………沒有然后了。然而僅僅過了幾年，40G的信號源，50G的頻譜儀，67G的網(wǎng)分我都有幸使用了一番。當前毫米波應用主要集中在以下幾個行業(yè)上：能夠完整提供毫米波測量解決方案的儀器廠商主要是是德（安捷倫）和羅德施瓦茨兩家。在頻譜分析儀方面是德提供了兩種測量方案，以測量77GHz信號為例：1.采用PSA或者PXA頻譜分析儀+諧波混頻器11970系列或M1970系列智能混頻器；2.如果你是土豪：那就直接買一臺最新上市的UXA系列頻譜分析儀N9041B回來吧!單臺儀器就可以實現(xiàn)110GHz覆蓋。諧波混頻器的測試原理是：頻譜分析儀提供基礎本振信號比如5GHz，混頻器利用這個信號的第N次諧波做為它自己的本振信號，比如13次諧波那就是5GHz*13=65GHz。那么如果輸入信號的頻率是66GHz，那么混頻后的中頻信號就是66GHz-5GHz*13=1GHz。傳統(tǒng)的11970K諧波混頻器，如圖：外置混頻器對儀器型號和選件的要求：使用的時候，將混頻器的IF輸出與頻譜儀的IF輸入相連，將混頻器的LO輸入端與頻譜儀的LO輸出端相連即可。頻譜儀內(nèi)部會根據(jù)設置好的混頻器型號、諧波次數(shù)、混頻損耗補償系數(shù)（印在混頻器上）對測試結(jié)果進行正確的補償和顯示。PSA與混頻器連接示意圖：PXA與混頻器連接示意圖：注意：PXA與混頻器連接需要一個額外的雙工器，這個雙工器并不好配。所以，如果大家使用PXA的時候，建議有條件的用戶購買是德的智（更）能（貴）型混頻器M1970系列混頻器，如圖：智能混頻器只需要連接一根射頻線到N9030A即可，不需要額外的雙工器第一種方案是廣為使用的方法，相對第二種價格更經(jīng)濟，儀器也比較容易找到。但是它的缺點是混頻器本身是有頻段限制的，并且你需要搭配鏈接混頻器和頻譜儀及被測件的所有各種濾波器、轉(zhuǎn)接頭、測試線纜，甚至你可能還會要用到額外的放大器等器件。這些都需要你在測試之前，仔細測量計算出每個部件的損耗，從而你才能得到準確的結(jié)果。（但是在毫米波波段下，這些部件的測試又是極其困難的?。┧裕斘覀儗y試結(jié)果的精度和可靠性要求更高時（非常不差錢時），可以選擇購買一臺是德最新推出的業(yè)內(nèi)第一單機頻率覆蓋到110GHz的頻譜分析儀--N9041B：因為110GHz使用的1.0mm接口非常精密小巧，所以儀器分別提供了兩個輸入接口：1.0mm接口和2.4mm接口，下圖左邊的是1.0mm接口。N9041B同樣對于是德的競爭對手羅德施瓦茨也不甘示弱，F(xiàn)SW系列頻譜分析儀就是他們對抗是德PXA、UXA系列的拳頭產(chǎn)品。在測試毫米波頻段應用時，也是有兩個解決方案可供選擇：第一：使用外部混頻器。第二：使用單臺儀表---FSW系列頻譜分析儀。對于傳統(tǒng)混頻器，因為它不需要與儀器傳輸任何數(shù)據(jù)，也不需要供電，所以它在使用上是不區(qū)分儀器廠家的，只要頻譜儀具有外部混頻選件，就可以使用。當然羅德也有自己的混頻器---FS-Z75（50GHz到75GHz）FSW的外部混頻器接口FS-ZXX系列諧波混頻器FSW本身也是一臺最大頻率覆蓋到了85GHz的頂級頻譜分析儀。用戶可以根據(jù)需要選擇具體的型號，比如FSW-43、FSW-50、FSW-67，直到FSW-85的頂級型號。FSW85總結(jié)：在110GHz以內(nèi)，是德和羅德施瓦茨均提供了兩種測量方案供用戶選擇：1.諧波混頻器+頻譜分析儀。2.單臺可達85GHz或110GHz的頻譜分析儀。在110GHz到300GHz頻段，用戶可以選擇第三方的混頻器搭建自己的測試