微波毫米波测试技术及仪器发展动态-上

信号分析仪
•频谱分析仪、 •矢量信号分析仪 •调制域分析仪、 •调制度分析仪 •音频信号分析仪 •动态信号分析仪 •EMC分析仪
宽频带：50GHz、110GHz、325GHz 高分辨率：10Hz、1Hz、1mHz 高灵敏度：-155dBm 大动态范围：140dB 低相噪(10kHz)：-123dBc/Hz

国内外微波测试仪器的现状
品种多样化，以满足不同的需要 向高频率、宽频段和高性能方向发展 智能化，协同化 相互技术封锁 国外高端仪器对中国进行禁运

微波测试仪器的分类
微波毫米波测试仪器
信号发生器
信号分析仪
网络分析仪
合 成 信 号 发 生 器
信 号 模 拟 发 生 器
功 率 放 大 器
频率计
相位噪声测试仪
综合测试仪
——
——
——
20GHz
总体发展趋势
1、现代电子测试仪器蚕食了现代计算机 更新换代速度与计算机发展保持同步 仪器更新 换代速度
平均5~10年
平均3年
奔腾计算芯片 Windows操作系统 共享计算机外设资源 共享计算机软件资源
9
总体发展趋势
2、仪器成为庞大计算机网络的一个终端设备， 实现从终端测量向网络测量转变！
◇通过测量网络的协议，对 通信网络和计算机网络的运 行状况进行实时监测与状态 分析。 ◇利用嵌入式测试技术、计 算机网络和通信网络构建分 布式网络化的测试系统，实 现远程测试与故障诊断。
网络就是测量
打破了时间和空间的限制！
总体发展趋势
3、数字化速率提高、位置处理前移， 实现从模拟体制到数字体制的转变！
总体发展趋势
4、利用现代高速数字信号处理技术， 实现从稳态测量到瞬态测量的转变！
稳态信号测量：
功率、频率、频谱 瞬态信号测量： 复杂电磁环境、调制 样式、跳变模式、信
息含量等参量测量。 12
总体发展趋势
5、利用数字通信调制与解调 技术，实现从信号测量到 信息测量的转变！
信号识别 调制识别
信号仿真

微波毫米波仪器特点
——信号分析仪——

主要对射频信号特征、质量的分析 频谱分析仪的本振：高性能频率合成源

预选频混频技术：
26.5GHz以下采用单YIG 26.5GHz以上采用双YIG

基波混频 毫米波波导频谱仪：采用外加混频器模块
微波毫米波仪器特点
——相位噪声测试仪——
相位噪声的单位：dBc/Hz(在偏离载波某点） 微波毫米波相位噪声的两种测试方法： a)直接频谱分析法（频谱分析仪） b)先解调，后分析法(相位噪声测试仪） 相位噪声测试仪的关键技术： a)频率变换技术 b)相位解调技术 c)相位噪声特性曲线的测试
微波技术新进展
微波毫米波测试技术 及仪器发展动态 (上)
2008年
微波测试技术的地位和作用
测试的重要性 微波测试在民用，尤其是在军事上的重要性 现代微波测试技术与传统微波测试技术的主要 差别 C4I (Command, Control, Communication, Computer, Information) 系统为测试技术不仅 提出了新的课题，而且还提供了巨大的市场
65GHz/ 110GHz
65GHz /325GHz 40GHz
60GHz/ 170GHz
60GHz/ 170GHz 50GHz/ 170GHz 40GHz/ 110GHz 40GHz/ 170GHz 40GHz ——
ห้องสมุดไป่ตู้
噪声系数测试仪
功率计
——
40GHz —— 50GHz
——
50GHz 40GHz ——
微波毫米波仪器主要系列
仪器门类 安捷伦公司 R&S公司 安立公司 中电41所 网络分析仪 5个系列 3个系列 3个系列 3个系列 信号发生器 7种系列 6个系列 2个系列 3个系列 信号分析仪 8个系列 7个系列 3个系列 5个系列 噪声系数测试仪 1个系列 —— —— 1个系列
功率计 频率计 2个系列 4个系列 5个系列 1个系列 —— 1个系列 3个系列 1个系列 1个系列
基带信号发生 最新进展： 频率范围： 250kHz-44GHz 基波调制范围：250MHz-20GHz 内调制带宽： 80MHz 外调制带宽： 2GHz
宽带信号产生器
（4）数字射频存储（DRFM）环境模拟仿真技术
模拟目标的速度、距离、方位、 行进方向、调制格式、天线扫描 方式、环境噪声等复杂信息，为 雷达告警设备、侦察接收设备等 提供仿真测试信号。
输入或 输出信号 模拟部分 用户接 口 信息 处理器
包括RAM,ROM,I/O等
高速、高 分辨率
采用超大规模 集成电路、 FPGA、EPLD 及专用集成电 路，实现复杂 、多功能
模拟信号 ADC
或DAC
控制
采用 标准 接口
系统接口
数字数据
物理包装
电源 外部电源
采用DSP技 术，多种测 量算法
数字化仪器结构框图 关键：高速A/D和D/A变换器
信号分析仪
（1）宽频带信号接收与处理技术
宽带开关预 选混频组件
微波 信号
开关 YIG滤 波器 谐波混 频器
中频
低波段 驱动调谐
本振
信号分析仪
（1）宽频带信号接收与处理技术
PSA E444xA PSA 系列频谱分析仪
频率范围: E4443A ：3Hz to 6.7GHz E4445A ：3Hz to 13.2GHz E4440A ：3Hz to 26.5GHz E4447A ：3Hz to 42.98 GHz E4446A ：3Hz to 44 GH E4448A ：3Hz to 50 GHz
程 控 数 字 延 迟 线 ADC 噪声与干扰信号 多普勒调制信号 DAC 调制器 下变频 器 本振源 上变 频器
雷达信 号输入 三维地图导入、电磁态势编 辑、电磁目标参数编辑、三 维运动轨迹规划、动态场景 播放、多域实时监视、参数 回波信 实时控制、实战效果评估等 号输出 功能。
宽带信号产生器
（4）数字射频存储（DRFM）环境模拟仿真技术
RF OUT
LO
ADS
频率范围：DC-40GHz 频率切换时间：<100ns 功率捷变范围：>60dB
宽带信号产生器
（3）大调制带宽信号发生技术
点频矢量调制 + 微波上变频
调制信号输出
宽带基波矢量调制
调制信号输出
I
Q
I
Q
基带信号发生 新技术： 宽带直接矢量调制MMIC技术 高精度I/Q通道调理技术 矢量调制误差精密补偿修正技术
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（二）宽带高性能信号分析仪 3GHz/26.5GHz/40GHz/50GHz
信号分析仪
安捷伦与R&S两 大流派的融合！
测量接收机
测量接收机 与频谱分析 仪界限越来 越模糊！ •场强接收机 •EMI测试接收机 •瞬时测频接收机 •测向接收处理机 •TEMPEST接收机
TEMPEST：信息设备 的电磁辐射与信息泄漏
频 谱 分 析 仪
测 试 接 收 机
功 率 计
相 位 噪 声 测 试 仪
取 样 示 波 器
信 号 模 拟 发 生 器
数 字 存 储 示 波 器
矢 量 网 络 分 析 仪
标 量 网 络 分 析 仪
噪 声 系 数 测 试 仪
阻 抗 调 配 器
综 合 测 试 仪
微波毫米波测试用传输线和射频 连接(Radio frequency joint)
SMA(3.5mm) DC-26.5GHz
微波毫米波仪器主要供应商
美国安捷伦 （原hp公司）
德国罗德&施瓦茨
国内41所
日本安立
微波毫米波测试仪器市场主要被安捷伦、R&S和安 立三家公司所垄断，我国微波毫米波测试仪器刚刚 起步,已经形成了 “探索一代、预研一代、研制一代 6 和生产一代” 的科研生产体系,具备小批量生产能 力
微波毫米波宽带测试仪器
发展状况
（一）宽带同轴信号产生器 4GHz/20GHz/40GHz/70GHz
宽带信号产生器
（1）高纯信号发生技术
直接合成：低噪声晶振+倍频 间接合成：锁频环 FLL 高纯本振取样变频
低噪声 参考环 高分辨力 参考发生 低噪声 鉴相及 驱动
频率范围：250kHz-70GHz 频率分辨率：0.001Hz 单边带相位噪声（10GHz）： 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz -90dBc/Hz -110dBc/Hz -115dBc/Hz -115dBc/Hz
相位噪声测试仪
综合测试仪
1个系列
——
1个系列
——
——
——
微波毫米波仪器技术水平对比
仪器门类 网络分析仪 信号发生器 信号分析仪 安捷伦公司 R&S公司 安立公司 中电41所
67GHz/ 110GHz
67GHz/ 325GHz 50GHz/ 325GHz 25.5GHz/ 110GHz 50GHz /110GHz 46GHz 7GHz 40GHz 60GHz 50GHz /110GHz
ELCOM-TECH
UFS 频率范围：DC-54GHz 捷变时间：200ns 推出年代：2004年
宽带信号产生器
（2）捷变频信号发生技术
直接数字合成(DDS) 直接模拟合成(ADS） 关键技术： DDS+ADS
高速捷变数据发生&基带发生技术 捷变频直接模拟上变频技术 高精度大动态范围功率捷变技术
DDS
高纯 取样本 振环
取样 变频
低噪声 振荡器
信号 调理