為測(cè)試 WLAN 802.11ad 接收機(jī)生成高達(dá)65 GHz的寬帶信號(hào)是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。R&SSMW200A矢量信號(hào)發(fā)生器結(jié)合新型R&SSZU100A I/Q 上變頻器征服了這項(xiàng)任務(wù)，并且能夠客觀評(píng)價(jià)這些接收機(jī)的性能。

現(xiàn)代無線通信場(chǎng)景甚至需要高達(dá)Gbit等級(jí)的更高信息數(shù)據(jù)速率。大量數(shù)據(jù)在云存儲(chǔ)中管理，并且必須可在任何時(shí)間快速獲得。無線設(shè)備代表著未來：與多媒體庫(kù)快速同步的移動(dòng)電話，或者以4K質(zhì)量交換大視頻數(shù)據(jù)流量的便攜電腦都使用帶外部硬盤、服務(wù)器、電視機(jī)或投影儀的無線基座。

開發(fā)適應(yīng)這種應(yīng)用的信號(hào)發(fā)生器必須超越常規(guī)調(diào)制帶寬和頻率范圍。技術(shù)要求規(guī)范包括生成高達(dá)60 GHz頻率范圍的寬帶信號(hào)以及2 GHz射頻帶寬，要具有大輸出功率和出色的信號(hào)質(zhì)量。本文介紹新型R&SSZU100A I/Q上變頻器現(xiàn)在如何擴(kuò)展R&SSMW200A矢量信號(hào)發(fā)生器的能力一直到65 GHz，尤其是針對(duì)WLAN 802.11ad應(yīng)用。

65 GHz – 測(cè)試和測(cè)量的挑戰(zhàn)

到目前為止，對(duì)毫米波接收機(jī)的可重復(fù)測(cè)試一直非常復(fù)雜。一段時(shí)間以來，直接使用矢量信號(hào)發(fā)生器（如R&SSMW200A）已經(jīng)可以輕松生成高達(dá)40 GHz頻率范圍的寬帶測(cè)試信號(hào)。然而，信號(hào)頻率達(dá)到60GHz范圍時(shí)（例如用于測(cè)試WLAN 802.11ad接收機(jī)）需要額外的射頻混頻器，才能實(shí)現(xiàn)從57.32GHz到65.80GHz的目標(biāo)頻率。但是這些常規(guī)混頻器裝置有一些缺點(diǎn)。例如，由于實(shí)踐原因，上變頻到60GHz頻段一般需要分幾個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。這常會(huì)在工作頻段中產(chǎn)生本機(jī)振蕩器（LO）混頻產(chǎn)物。此外，必須使用的濾波器來抑制混頻期間產(chǎn)生的額外邊帶。

常規(guī)混頻概念也受制于波動(dòng)的射頻特性。根據(jù)頻率和電平的不同，該裝置通常有不同的頻率響應(yīng)。為了應(yīng)對(duì)這種情況，必須使用外部測(cè)量設(shè)備記錄實(shí)際頻率響應(yīng)并進(jìn)行繁瑣的校正。然而，這種補(bǔ)償僅對(duì)一個(gè)電平和一個(gè)頻率有效，實(shí)際上每次測(cè)量前需要重新校準(zhǔn)該補(bǔ)償，這導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。

與低于6GHz的頻率相比，毫米波傳播明顯衰減更嚴(yán)重使事情更加復(fù)雜。對(duì)已建成的測(cè)試裝置，預(yù)計(jì)每米有7dB到10dB的衰減。然而，由于天線陣列和射頻前端緊密集成在一起，通常不允許用有線方式連接WLAN 802.11ad接收機(jī)。因此，測(cè)試WLAN 802.11ad信號(hào)只能通過空中接口進(jìn)行。

在典型的經(jīng)空中傳播的測(cè)試裝置中，發(fā)生器信號(hào)被傳遞到發(fā)射喇叭天線（例如，有23dBi增益），并且將被測(cè)接收器放置在離開例如1米的位置。60GHz信號(hào)在自由空間傳播時(shí)的衰減為68dB / m，這意味著完成這些測(cè)試需要信號(hào)發(fā)生器有相對(duì)高的輸出功率。為了滿足WLAN 802.11ad接收機(jī)針對(duì)MCS 12信號(hào)的-53 dBm的靈敏度限制，信號(hào)發(fā)生器必須生成至少有-8 dBm發(fā)射功率的信號(hào)。由開關(guān)、適配器或饋線電纜引起的測(cè)試設(shè)置中的損耗將所需功率增加到0 dBm或更大。如果要一直測(cè)試到WLAN接收機(jī)的極限，還必須能產(chǎn)生具有同樣調(diào)制質(zhì)量，特別是有良好信噪比的非常低的電平，這是常規(guī)測(cè)試裝置要面對(duì)的主要挑戰(zhàn)。

用于 65 GHz的矢量信號(hào)發(fā)生器

實(shí)現(xiàn)這些測(cè)量的獨(dú)特解決方案是新型R&SSZU100A I/Q上變頻器，它將R&SSMW200A矢量信號(hào)發(fā)生器擴(kuò)展到57.32 GHz到65.80 GHz頻率范圍（參閱圖1和圖2）。此發(fā)生器的寬帶基帶選件（R&SSMW-B9）生成內(nèi)部WLAN 802.11ad信號(hào)，這些信號(hào)具有所需的1.76 GHz符號(hào)速率?？梢愿鶕?jù)需要配置所有WLAN特有的參數(shù)，如調(diào)制、編碼、數(shù)據(jù)包大小和MAC頭。這個(gè)大約2 GHz的基帶信號(hào)通過模擬I/Q輸入端饋送到R&SSZU100A，在那里使用由R&SSMW200A的高性能射頻合成模塊生成的本機(jī)振蕩器信號(hào)，將其上變頻到60 GHz頻段。這個(gè)I/Q上變頻器通過USB控制，并無縫集成到R&SSMW200A操作理念中。通常，通過信號(hào)發(fā)生器的圖形用戶界面調(diào)整頻率和電平。用戶可以輕松、方便地操作該裝置，就像使用羅德與施瓦茨公司的各種獨(dú)立矢量信號(hào)發(fā)生器一樣。

圖1：R&SSZU100A I/Q上變頻器將R&SSMW200A擴(kuò)展到57.32 GHz至65.80 GHz頻率范圍，用于WLAN 802.11ad接收機(jī)測(cè)量

圖2：R&SSZU100A I/Q上變頻器無縫嵌入R&SSMW200A 的操作理念中

高輸出功率

R&SSZU100A設(shè)計(jì)用作遠(yuǎn)端毫米波頭。它可以緊靠被測(cè)設(shè)備放置，可用其可調(diào)節(jié)的支腳和各種安裝點(diǎn)靈活定位。喇叭天線可直接安裝到其波導(dǎo)輸出端（WR15），不需要額外的適配器。這個(gè)I/Q上變頻器有自己的輸出放大器、衰減器和直接安裝在波導(dǎo)輸出端上的集成電平檢測(cè)器。這使得可以憑借在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍上具有的優(yōu)異線性度，以及實(shí)際上具有的恒定信噪比，從-80dBm到+5dBm精確設(shè)置電平。通常，可獲得甚至大于+10 dBm的輸出電平。此先進(jìn)的合成理念確保雜散和鏡像得到抑制，不再需要帶有其不希望的插入損耗的外部濾波器。所有這些措施大大減小了測(cè)試裝置中的損耗，可確保用高輸出功率測(cè)試被測(cè)設(shè)備。

實(shí)時(shí)校正頻率響應(yīng)

羅德與施瓦茨公司在生產(chǎn)過程中全面表征I/Q上變頻器，并將其頻率響應(yīng)校正數(shù)據(jù)保存在它的EEPROM中。R&SSMW200A在運(yùn)行期間使用這些值實(shí)時(shí)校正頻率響應(yīng)（參閱圖3）。這確保了與電平、頻率和信號(hào)類型無關(guān)的平坦頻率響應(yīng)，從而不需要在每次測(cè)量前使用昂貴的外部校準(zhǔn)硬件校正裝置。這不僅降低了硬件成本，而且在操作期間節(jié)省了額外的校準(zhǔn)周期，并且顯著縮短了總測(cè)量時(shí)間。因?yàn)轭l率響應(yīng)校正獨(dú)立于發(fā)射信號(hào)，不再需要保存每個(gè)單獨(dú)測(cè)試裝置的各種預(yù)失真波形。可以在不同的測(cè)量站點(diǎn)使用相同的信號(hào)。這減少了管理波形庫(kù)所需的工作量，并提供了透明的結(jié)果。由于實(shí)時(shí)校正頻率響應(yīng)，R&SSMW200A和R&SSZU100A組合可以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的-31 dB的優(yōu)異誤差矢量幅度（EVM）值；通?？蛇_(dá)到 –32 dB甚至更好（參閱圖4）。

圖3：R&SSMW200A結(jié)合R&SSZU100A測(cè)量頻率響應(yīng)，載波頻率為64.80 GHz，輸出電平為+0 dBm

圖4：測(cè)量得到由R&SSZU100A和 R&SSMW200A在60.48 GHz頻率生成的WLAN 802.11ad信號(hào)（MCS 12）的誤差矢量幅度（EVM）

總結(jié)

R&SSZU100A I/Q上變頻器和R&SSMW200A矢量信號(hào)發(fā)生器，是在60 GHz頻段實(shí)施WLAN 802.11ad測(cè)量的強(qiáng)大二元組合。該裝置以卓越的信號(hào)品質(zhì)和令人印象深刻的動(dòng)態(tài)范圍，生成符合標(biāo)準(zhǔn)的物理層信號(hào)，用于測(cè)試組件、模塊和無線設(shè)備。由于采用內(nèi)部實(shí)時(shí)頻率響應(yīng)校正，信號(hào)總是正確的。不再需要在每次測(cè)量前使用額外設(shè)備進(jìn)行專門校準(zhǔn)。該裝置僅通過信號(hào)發(fā)生器工作：做必要配置后可立即開始測(cè)量。這確保工作流程搭建既快速又簡(jiǎn)單，使用戶能夠在最短的時(shí)間內(nèi)成功執(zhí)行他們的測(cè)量任務(wù)。