毫米波測(cè)試解決方案之頻譜分析儀

毫米波測(cè)試解決方案之頻譜分析儀在寫這篇文章的時(shí)候，我其實(shí)也沒有怎么做過毫米波測(cè)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(cè)試。那么我們?yōu)槭裁催€要這么專注于毫米波測(cè)試呢？在幾年以前，我根本無法想象這么短時(shí)間內(nèi)行業(yè)內(nèi)會(huì)對(duì)毫米波應(yīng)用有這么高的關(guān)注度。那時(shí)候，做為測(cè)試工程師的我，了解30GHz到300GHz的測(cè)試儀器還只是像一個(gè)窮學(xué)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(shí)候一定也買一臺(tái)”

然后就………沒有然后了。然而僅僅過了幾年，40G的信號(hào)源，50G的頻譜儀，67G的網(wǎng)分我都有幸使用了一番。當(dāng)前毫米波應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)行業(yè)上：能夠完整提供毫米波測(cè)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(cè)量方案，以測(cè)量77GHz信號(hào)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(tái)最新上市的UXA系列頻譜分析儀N9041B回來吧!單臺(tái)儀器就可以實(shí)現(xiàn)110GHz覆蓋。諧波混頻器的測(cè)試原理是：頻譜分析儀提供基礎(chǔ)本振信號(hào)比如5GHz，混頻器利用這個(gè)信號(hào)的第N次諧波做為它自己的本振信號(hào)，比如13次諧波那就是5GHz*13=65GHz。那么如果輸入信號(hào)的頻率是66GHz，那么混頻后的中頻信號(hào)就是66GHz-5GHz*13=1GHz。傳統(tǒng)的11970K諧波混頻器，如圖：外置混頻器對(duì)儀器型號(hào)和選件的要求：使用的時(shí)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(huì)根據(jù)設(shè)置好的混頻器型號(hào)、諧波次數(shù)、混頻損耗補(bǔ)償系數(shù)（印在混頻器上）對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行正確的補(bǔ)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(gè)額外的雙工器，這個(gè)雙工器并不好配。所以，如果大家使用PXA的時(shí)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(duì)第二種價(jià)格更經(jīng)濟(jì)，儀器也比較容易找到。但是它的缺點(diǎn)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(cè)件的所有各種濾波器、轉(zhuǎn)接頭、測(cè)試線纜，甚至你可能還會(huì)要用到額外的放大器等器件。這些都需要你在測(cè)試之前，仔細(xì)測(cè)量計(jì)算出每個(gè)部件的損耗，從而你才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。（但是在毫米波波段下，這些部件的測(cè)試又是極其困難的?。┧裕?dāng)我們對(duì)測(cè)試結(jié)果的精度和可靠性要求更高時(shí)（非常不差錢時(shí)），可以選擇購買一臺(tái)是德最新推出的業(yè)內(nèi)第一單機(jī)頻率覆蓋到110GHz的頻譜分析儀--N9041B：因?yàn)?10GHz使用的1.0mm接口非常精密小巧，所以儀器分別提供了兩個(gè)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(duì)于是德的競爭對(duì)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(duì)抗是德PXA、UXA系列的拳頭產(chǎn)品。在測(cè)試毫米波頻段應(yīng)用時(shí)，也是有兩個(gè)解決方案可供選擇：第一：使用外部混頻器。第二：使用單臺(tái)儀表---FSW系列頻譜分析儀。對(duì)于傳統(tǒng)混頻器，因?yàn)樗恍枰c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(dāng)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(tái)最大頻率覆蓋到了85GHz的頂級(jí)頻譜分析儀。用戶可以根據(jù)需要選擇具體的型號(hào)，比如FSW-43、FSW-50、FSW-67，直到FSW-85的頂級(jí)型號(hào)。FSW85總結(jié)：在110GHz以內(nèi)，是德和羅德施瓦茨均提供了兩種測(cè)量方案供用戶選擇：1.諧波混頻器+頻譜分析儀。2.單臺(tái)可達(dá)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(cè)試