工程師原本都是使用向量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA），來對相位數(shù)組天線中的發(fā)射/接收模塊進行振幅與相位量測。近來制造技術(shù)的改良，使得更具彈性且功能更強的發(fā)射/接收模塊得以大量生產(chǎn)。

然而校驗與特性分析卻形成制造瓶頸，因為完整的相位數(shù)組天線可能包含無數(shù)個T/R模塊，以及來自數(shù)組組件的多個射頻輸出信道。以所需搜集的數(shù)據(jù)數(shù)量來看，對測得的復(fù)雜數(shù)組進行校驗的時間得長達好幾天或好幾個星期。為了縮短測試時間，必須采用完全不同的方法。

針對包含發(fā)射/接收模塊的跨信道相位與振幅量測，采用Agilent M9703A的測試系統(tǒng)提供了多達數(shù)百個同步輸入信道，可快速地同時執(zhí)行許多測試。同時，Agilent M9703A可提供脈沖和線性調(diào)頻脈沖（chirp）等信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)換時所需的帶寬，以滿足未來復(fù)雜的測試需求。

序言

額外的生產(chǎn)測試時間會增加制造成本。以主動天線數(shù)組來說，有相當(dāng)數(shù)量的生產(chǎn)測試時間是花在校驗上。雖然工程師得面對降低制造成本的壓力，但他們也想加強測試系統(tǒng)的彈性以涵蓋廣泛的使用案例，并確保他們的測試平臺能以更快的頻率切換效能和更高的帶寬來測試更高效能的數(shù)組。

本文簡單介紹在相位數(shù)組天線測試系統(tǒng)中，與數(shù)字轉(zhuǎn)換器的使用和選擇有關(guān)的重要問題。此外，它還提供一個使用模塊化Agilent AXIe M9703A（數(shù)字轉(zhuǎn)換器）來提升測試速度的解決方案。

相位數(shù)組天線測試工程師面對的重要問題

本文可以解決相位數(shù)組天線工程師所面對的測試挑戰(zhàn)，包括：

在降頻轉(zhuǎn)換之后，對IF信號進行快速、寬帶及高分辨率取樣的需求。

在所有的輸入信道達到相位相干取樣，以提供相對幅度與相對相位量測的需求。

根據(jù)測試情境，在靈敏度與分析帶寬之間進行不同取舍的需求。

首先，天線信號會進入微波混頻器區(qū)塊，在數(shù)字轉(zhuǎn)換器的3 dB模擬帶寬內(nèi)，將天線數(shù)組的微波/射頻降頻轉(zhuǎn)換到IF?；祛l器區(qū)塊與本地振蕩器的選擇，取決于輸入頻率和可接受的轉(zhuǎn)換損耗。載波頻率的范圍從S到Ka頻帶（2到40 GHz）。

其次，信號會通過幾個可能的衰減/增益和濾波器階段，以充分利用數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍和前端特性。

最后，信號會由數(shù)字轉(zhuǎn)換器分開取樣。如果所需的IF帶寬，遠比數(shù)字轉(zhuǎn)換器約800 MHz的Nyquist（1.6 GSa/s）帶寬窄，則可使用數(shù)字降頻轉(zhuǎn)換（DDC; digital down conversion）程序，來調(diào)諧全帶寬模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)到想要的較窄頻率分析頻帶。使用DDC會降低頻帶內(nèi)整體噪聲功率，從而提高信號噪聲比（SNR）。

如果噪聲功率是隨機的且平均分布在整個頻譜中，則噪聲功率的下降幅度為：

10 x log（BWFin/BWInit ）。

（表一） Agilent M9703A-DDC的取樣率和帶寬模式

使用Agilent M9703A來提升校驗速度

Agilent M9703A數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供了一些獨特的功能：

可同時執(zhí)行多重平行量測，以提高測試速度。

比市場上的其他網(wǎng)絡(luò)分析儀解決方案，提供更大的帶寬與更多的同步輸入信道數(shù)。

提供從窄頻距到寬帶距不等的各種量測設(shè)定，以及最佳的靈敏度與分辨率。

這數(shù)字轉(zhuǎn)換器將8個高速、高分辨率信道整合到一張轉(zhuǎn)換卡上，而多臺數(shù)字轉(zhuǎn)換器又可被整合到一個安捷倫AXIe機箱中。Agilent M9505A機箱可以容納5臺數(shù)字轉(zhuǎn)換器，在一個桌上型測試系統(tǒng)中總共可提供40個數(shù)據(jù)搜集信道。

透過50Ω的直流耦合輸入，這臺數(shù)字轉(zhuǎn)換器可與數(shù)個上行信號調(diào)節(jié)與降頻轉(zhuǎn)換器模塊輕易地結(jié)合在一起，構(gòu)成一個整體測試解決方案。

該測試解決方案可配合天線數(shù)組組件的不同功率位準(zhǔn)、選擇的測試解決方案IF頻率、及實體外型結(jié)構(gòu)需求來進行調(diào)整。安捷倫提供了許多產(chǎn)品和量測專業(yè)技術(shù)，以協(xié)助進行最適合的應(yīng)用。為使系統(tǒng)達到同步，可使用各種外部或系統(tǒng)參考頻率輸入。AXIe背板提供的時序和觸發(fā)信號包括：

100 MHz系統(tǒng)頻率

100 MHz PCIe頻率

嵌入式系統(tǒng)模塊（ESM）的點對點星狀觸發(fā)（star trigger）

雙向點對點星狀觸發(fā)

12信道平行觸發(fā)總線

Agilent M9703A配備兩個I/O輸出，其所提供的狀態(tài)信號，可以讓工程師將測試計劃優(yōu)化，使數(shù)字轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)器與在下一個測試階段啟動待測裝置（DUT）的動作達到同步?！?a target="_blank">Acquisition Running” 狀態(tài)信號便是一個例子。

當(dāng)搜集狀態(tài)從“執(zhí)行”變成“閑置”時，輸出位準(zhǔn)會改變，以通知工程師測試系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好接受DUT狀態(tài)的改變。要連接控制PC，可以利用接線將PCIe與ESM（嵌入式系統(tǒng)模塊）連接在一起，或者也可以使用嵌入式處理器如Agilent M9536A，從其中一個AXIe插槽來控制搜集系統(tǒng)。

圖一 ： 相位數(shù)組測試范圍配置范例

結(jié)語

使用Agilent M9703A作為相位數(shù)組天線測試解決方案的數(shù)字轉(zhuǎn)換器核心，意謂著您肯定藉由同時執(zhí)行多筆量測來提高測試速度，進而提升生產(chǎn)效率的價值。雖然快速測試通常表示量測分辨率較低，但使用Agilent M9703A的多個信道可執(zhí)行相同的測試，只要透過在一個AXIe機箱中同時執(zhí)行的多項測試即可達到。

此外，使用DDC數(shù)字信號處理算法，您就可以在信號的分析帶寬與噪聲比之間進行取舍，為每一項測試量身打造一個測試解決方案，而不必更換數(shù)字轉(zhuǎn)換器硬件。