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精選知識講堂 | 科普常用射頻微波測量儀器的種類和用途

更新時(shí)間:2021-12-17 點(diǎn)擊次數(shù):3281

作為一名射頻工程師或準(zhǔn)射頻工程師,我們不僅要掌握各種設(shè)計(jì)軟件,還要熟練使用各種測試儀器,由于制造的產(chǎn)品無法達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能,最后需要通過射頻測試儀器進(jìn)行驗(yàn)證。

 

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拿起小本本,一起學(xué)習(xí)吧!

 

 

 

一、常用射頻測試儀器

 

二、無線綜測儀

無線綜測儀是移動通信終端的射頻和協(xié)議性能測試設(shè)備,有以下測試功能:

 

  • 蜂窩移動終端射頻和性能測試

  • 非蜂窩產(chǎn)品射頻和性能測試 ,如WLAN,BT,UWB

  • 終端協(xié)議測試和應(yīng)用層吞吐量測試

  • 車輛緊急呼叫系統(tǒng)性能和端到端測試

  • 車聯(lián)網(wǎng)測試

  • 終端音頻,視頻質(zhì)量測試

  • 終端A-GNSS測試

 

三、信號及頻譜分析儀

信號和頻譜分析儀是用于輸入信號的頻譜分析和解調(diào)分析的儀器和設(shè)備。有以下類型:

 

  • 專業(yè)頻譜分析儀,以及超寬帶信號分析儀,具有最佳性能指標(biāo)

  • 通用頻譜分析儀,也是通用信號分析儀

  • 經(jīng)濟(jì)型頻譜分析儀,通常具有基本的頻譜分析功能

  • 手持式頻譜分析儀,適用于現(xiàn)場測試

 

頻譜分析儀的基本功能是頻譜分析,它描述了信號在頻域中的功率譜。另一個(gè)重要功能是信號調(diào)制的I/Q矢量分析。頻譜分析儀具有以下功能:

 

  • 頻譜分析儀主機(jī)頻率范圍DC ~ 90GHz,可通過外部混合擴(kuò)展,毫米波/THz測試

  • 頻譜測試

  • 諧波雜散測試

  • 信號電平統(tǒng)計(jì)測試

  • 信道功率/鄰道功率測試

  • 噪聲功率測試

  • 互調(diào)測試

  • 實(shí)時(shí)頻譜分析

  • 雷達(dá)信號分析

  • I/Q信號分析

  • 模擬調(diào)制解調(diào)分析

  • 數(shù)字/矢量信號解調(diào)分析

  • 群時(shí)延測量

  • 功放測量分析(失真、頻響、群時(shí)延)

  • 噪聲功率比NPR測量

  • 相噪測量

  • EMI測試

  • 跳頻/瞬態(tài)分析

  • 誤碼率測試

  • 2G/3G/4G/5G所有標(biāo)準(zhǔn)通信信號分析

  • 航空導(dǎo)航信號分析

 

在這一類儀器中,有一些用于特定測試項(xiàng)目的特殊儀器:

 

  • 測量接收器: 計(jì)量級儀器,專門用于測量信號源或衰減器; 內(nèi)置集成測力計(jì)、接收機(jī)、音頻分析儀、調(diào)制分析儀和頻率計(jì),此外,可以選擇頻譜分析儀和相位噪聲分析儀。

     

  • 相位噪聲分析儀和VCO測試儀: 高靈敏度相位噪聲測量儀和VCO特性測試儀; 在信號相位噪聲測量方面,采用矢量解調(diào)法或PLL法,并且選擇互相關(guān),它具有最高的靈敏度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于頻譜分析儀相位噪聲測量靈敏度;內(nèi)置多個(gè)直流電源提供VCO的電源和調(diào)諧電壓,并自動測試VCO的各種特性參數(shù)。

 

四、EMI接收機(jī)

EMI接收機(jī)是EMC電子磁兼容性干擾測試標(biāo)準(zhǔn)的專用接收機(jī)。其主要目的是根據(jù)EMC電子磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)測量和評估被測設(shè)備的干擾發(fā)射程度。

 

EMI接收器的類型:

  • 認(rèn)證的EMI接收器,其指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各種EMC標(biāo)準(zhǔn)要求

  • 認(rèn)證等級通用電磁干擾接收器,該指標(biāo)符合軍事和民用電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)的要求

  • 預(yù)認(rèn)證的EMI接收機(jī),指標(biāo)基本滿足軍事和民用EMC標(biāo)準(zhǔn)的要求,通常重復(fù)頻率低于10hz的脈沖不符合民用標(biāo)準(zhǔn)的要求

 

 

五、網(wǎng)絡(luò)分析儀

網(wǎng)絡(luò)分析的“網(wǎng)絡(luò)”是指射頻電路和射頻信號通道,包括射頻和微波電路由信號通道和組件組成,包括各種電路組件,不應(yīng)與IT網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)混淆。

 

基本功能是分析電路參數(shù),分析S參數(shù) (散射參數(shù)),分析網(wǎng)絡(luò)中信號 (電磁波) 的傳輸和反射參數(shù)。常見參數(shù)格式: 振幅 (損耗、增益、駐波……) 、相位、延遲和阻抗。

 

網(wǎng)絡(luò)分析器分為兩種類型: 矢量和標(biāo)量。矢量-網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包含所有信息,如振幅和相位,標(biāo)量-不包含相位和延遲等信息。

 

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的功能:

  • 高精度矢量S參數(shù)測量(增益、插損、駐波、相位、延時(shí)...)

  • 頻譜儀選件可選內(nèi)置頻譜儀功能

  • 時(shí)域測量

  • 變頻矢量測量

  • 相參信號產(chǎn)生和調(diào)節(jié)

  • 變頻群時(shí)延測試

  • 天線測試

  • 內(nèi)置脈沖源、調(diào)制器,進(jìn)行脈沖測試

  • 真差分測試

  • 噪聲系數(shù)測量

  • 去嵌入校準(zhǔn)

  • 外控?cái)U(kuò)展模塊進(jìn)行THz測量

 

 

六、示波器

示波器是一種在時(shí)域中分析信號波形的設(shè)備。ADC電平分辨率和測試帶寬是區(qū)分示波器電平的主要參數(shù)。。

示波器是一種在時(shí)域中分析信號波形的設(shè)備。測試寬度和采樣率是區(qū)分示波器水平的主要參數(shù)。

 

  • 專業(yè)示波器:帶寬4 GHz - 16 GHz甚至更高

  • 專業(yè)級示波器:帶寬600 MHz - 6 GHz

  • 通用示波器:帶寬100 MHz - 1 GHz

  • 經(jīng)濟(jì)型示波器:帶寬70 MHz - 300 MHz

  • 手持示波器:帶寬60 MHz – 500 MHz

 

其應(yīng)用范圍十分廣泛:

  • 信號波形分析

  • 信號完整性分析

  • 電源完整性分析

  • 多通道幅相測量

  • 多通道FFT頻譜分析

  • 寬帶射頻信號分析

  • 串行總線協(xié)議分析

  • 抖動與噪聲分析

  • 時(shí)域反射TDR測量

 

 

七、信號發(fā)生器

信號發(fā)生器,又稱信號源,是一種產(chǎn)生射頻微波信號和各種調(diào)制信號的儀器設(shè)備。


模擬信號源: 可產(chǎn)生模擬調(diào)制信號

  • 調(diào)制: AM/FM/PM和脈沖調(diào)制

  • 微波模擬源: 超低相位噪聲和噪聲

  • 通用模擬源


矢量信號源: 可產(chǎn)生矢量和數(shù)字調(diào)制信號

  • 頂級微波矢量源

  • 頻率可以達(dá)到44GHz,調(diào)制帶寬可以達(dá)到2GHz

  • 超低相位噪聲

  • 可生成3Gpp規(guī)格的各種類型的移動通信信號

  • 生成和模擬全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)導(dǎo)航

  • 衰落和噪聲模擬

  • 生成并模擬雷達(dá)和目標(biāo)

  • 生成和配置MIMO信號

  • 通用矢量源

  • 頻率可以達(dá)到6GHz,調(diào)制帶寬可以達(dá)到500MHz

  • 經(jīng)濟(jì)型矢量源

  • 頻率可以達(dá)到7.5GHz,調(diào)制帶寬可以達(dá)到240MHz

信號發(fā)生器.jpg

 

 

八、功率計(jì)

功率計(jì)是射頻信號功率測量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。功率計(jì)無法區(qū)分信號頻率并測量工作帶寬中的總功率。

 

功率計(jì)的核心設(shè)備是功率傳感器,也稱為功率探頭或功率底座。現(xiàn)代功率傳感器與測量和數(shù)據(jù)處理設(shè)備集成在一起。功率計(jì)主機(jī)不是必需的,可以直接連接到電腦、手機(jī)、儀器等完成功率測量。

 

功率傳感器分類:

  • 具有最高精度和110GHz頻率范圍的熱電傳感器;

  • 低動態(tài)范圍,通常為-50 ~ + 20dBm;

  • 通用傳感器,通常采用多通道二極管技術(shù),頻率范圍高達(dá)67GHz,高動態(tài)范圍,通常在-70 ~ + 20dBm內(nèi);

  • 寬帶傳感器,通常用于測量窄脈沖信號的峰值、平均功率、脈沖寬度、提升邊緣時(shí)間和周期等。

功率傳感器.png

 

 

九、低頻測量儀表

多功能測試儀:

  • 測量:電壓電流、電阻、電容

LCR測試儀:

  • 阻抗測量:電阻、電容、電感

LCR測試儀.jpg

 

 

十、直流電源

直流電源的功能:

  • 基本功能是提供穩(wěn)定和純直流電源

  • 設(shè)置電壓源或電流源

  • 功率分析和測量功能,監(jiān)控輸出電壓和電流

  • 輸出電壓、電流和功率變化的高速分析和采集記錄

  • 輸出電壓波形編輯

  • 負(fù)載變化的快速恢復(fù)

  • 脈沖功率設(shè)置

 

直流電源的性能:

  • 電源輸出紋波和噪聲

  • 輸出電壓范圍和功率范圍

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