08.矢量信号分析仪(VSA)
用于解决FM调制低功耗方案的IQ调制器的精度和线性介绍
用于解决FM调制低功耗方案的IQ调制器的精度和线性介绍简介为通信应用生成模拟或数字FM时，IQ调制器提供通用的低功耗解决方案。
示例设计将显示混合信号MCU如何用于执行相位累加器和正弦/余弦查找表功能。
证明了IQ调制器精度和线性度的重要性。
应用FM很有用，因为PA的高效率很容易实现。
在产品层面，应用可以是无线麦克风，耳机和头盔无线电，以及手持双向无线电。
一些数字FM调制方案是连续相移频键控（FSK），GFSK和M-ary FSK。
在商业双向无线电业务中流行的DMR调制标准使用窄带4FSK，其可以如此处所述生成。
1 模拟FM可以是宽带FM或窄带FM（NBFM），如下所述。
为什么要使用IQ调制器？存在许多用于产生FM的经典电路技术，例如在VCO或参考振荡器或两者中将调制添加到PLL中。
电抗调制是另一种经典方法。
这些方法的缺点是该设计变得特定于频带以及该频带的单独PLL或电抗调制器。
例如，K vco 或PLL环路增益的变化可能会有问题。
IQ调制器方法的好处是：频率捷变，本质上面向未来，适合成为软件定义无线电（SDR），可以实现出色的调制精度。
生成模拟FM在此FM应用中，IQ调制器可用作精确的360度相位调制器。
由于相位是频率的时间积分，因此周期性更新的相位累加器执行时间积分功能。
2如图1所示，系统的行为类似于传统的DDS，相位累加器寄存器可以递增和递减。
3 查找表（LUT）包含正弦和余弦函数，因此在精确相位处生成固定幅度的旋转矢量。
这个复杂的信号由IQ调制器向上转换，以LO频率为中心。
对于高调制精度，IQ调制器（如。
矢量网络分析仪学习
矢量网络分析仪学习矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）是一种用来测量网络参数的仪器，主要用于研究和设计微波和射频电路。
它能够精确测量反射系数、传输系数、相位和群延时等参数，为电路设计和信号分析提供重要的工具。
本文将对矢量网络分析仪的原理、应用和使用方法进行详细介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的信号源产生高度稳定的射频信号，并通过测试通道将信号发送给被测设备。
测试通道通常由方向耦合器和同轴、微带线等传输线组成，用于控制和分配信号。
接收器接收来自被测设备的反射和透射信号，并将其转换为电压或功率信号。
计算机对接收到的信号进行处理和分析，通过数学算法计算出被测试设备的网络参数。
二、矢量网络分析仪的应用1.网络分析：矢量网络分析仪可以测量和分析被测试设备的频率响应、增益和相位等参数，帮助工程师设计和优化电路。
2.频率响应测试：矢量网络分析仪可以测量被测设备在特定频率范围内的频率响应，帮助工程师分析和解决信号衰减、失真和干扰等问题。
3.滤波器设计：矢量网络分析仪可以通过测量和分析滤波器的传输系数和反射系数，帮助工程师设计和调整滤波器的性能。
4.天线测试：矢量网络分析仪可以测量天线的增益、驻波比和波束宽度等参数，帮助工程师优化天线设计和性能。
5.信号分析：矢量网络分析仪可以测量和分析信号的相位、群延时和频率特性，帮助工程师了解信号的传播和失真情况。
三、矢量网络分析仪的使用方法1.设备连接：将测试端口与被测试设备连接，并确保连接可靠和稳定。
2.仪器校准：在进行测量之前，需要对矢量网络分析仪进行校准。
常见的校准方法包括开路校准、短路校准和负载校准等。
校准操作将确定参考平面和参考电阻等参数，确保测量的准确性。
3.参数设置：根据具体需求，设置待测设备的频率范围、功率级别和测量模式等参数。
4.数据采集：通过控制软件或前面板操作，启动测量并收集数据。
矢量网络分析仪将发送射频信号，并接收被测设备的反射和透射信号。
矢量网络分析仪的原理及测试方法
矢量网络分析仪在通信测试中的应用
1 2
S参数测量
矢量网络分析仪可以测量散射参数（S参数）， 用于描述线性微波网络的反射和传输特性。
阻抗测量
通过测量S参数，可以进一步计算得到设备的阻 抗特性，包括输入阻抗、输出阻抗和特性阻抗等。
3
相位测量
矢量网络分析仪可以测量信号的相位信息，用于 分析信号的传播延迟和相位失真等。
PART 04
矢量网络分析仪在通信领 域的应用
通信系统中的传输线效应
传输线的分布参数特性
传输线具有电阻、电感、电容和电导等分布参数，这些参数会影响 信号的传输性能。
传输线的反射和传输
当信号在传输线上传播时，会遇到反射和传输两种现象，反射系数 和传输系数是描述这两种现象的重要参数。
传输线的阻抗匹配
连接测试设备
将矢量网络分析仪、测试电缆、连接器 等设备和配件按照测试要求连接好，确
保连接稳定可靠。
进行测试
启动矢量网络分析仪，按照设定的测 试参数进行测试，记录测试结果。
设置测试参数
根据测试目标和要求，设置矢量网络 分析仪的测试参数，如频率范围、扫 描点数、中频带宽等。
重复测试
根据需要，对同一测试对象进行多次 重复测试，以获得更准确的测试结果。
接收机对反射信号和传输信号进行幅 度和相位测量，并将测量结果送至处 理器。
DUT对入射信号进行反射和传输，反 射信号和传输信号分别被定向耦合器 接收并送至接收机。
处理器对测量结果进行数字信号处理， 提取幅度和相位信息，并根据需要进 行校准和误差修正，最终输出测试结 果。
关键性能指标解析
频率范围
矢量网络分析仪能够测量的频率范围， 通常覆盖多个频段，如微波、毫米波 等。
信号分析在无线电监测工作中的应用
信号分析在无线电监测工作中的应用作者：周爽来源：《消费电子》2022年第05期众所周知，在现实生活中理想的信号是不存在的。
信号在传输过程中受噪声干扰及影响，会表现出一定的变化和杂乱。
这种变化表现出随着时间或频率变化的规律。
为了获取精准可靠的信息，需要采用时域分析法、变换域分析法、连续时间分析法、离散时间分析法等，对信号进行分析和处理。
近年来，随着新一代信息科学技术、电子技术、计算机技术、无线通信技术的发展，无线数据传输的标准越来越多。
不同类型的无线数据传输标准的应用场景不同，其优缺点也存在差异。
各类无线通信技术的发展加剧了无线电信号所受的干扰，无形中也增加了用户使用的不良体验。
为了解决无线电信号传输中所受的干扰问题，提高信号传输质量和传输安全，信号分析处理及无线电监测工作就显得非常必要。
研究信号分析在无线电监测工作中的应用对提高无线电自动化管理水平有着重要的意义。
（一）信号信号指任何携带信息的物理量。
信号分析处理就是从众多混合、杂乱的信息中提取或增强有用信息，并存储和传输有用信息的一种运算。
信号分析处理针对的是各类主流信号。
对不同类型信号处理需要采用对应的信号处理手段，并测量信号的中心频率、功率、宽带等时频域参数，确认调制类型、波特率、调制指数等调制域信息，获取信号源、信道编码、帧结构等编码域内容，最终实现解调与解码。
（二）信号分析处理的目的信息分析时通过解析方法或测试方法找出不同信号特征，并了解信号特征，掌握它随时间或频率变化的规律过程。
信号处理指通过对信号的变换和加工，将一个信号变换为另一个信号的过程。
信号分析处理本身就是为了特定的目的，通过一定的手段改造信号。
（三）信号分析处理的方法1.时频域分析法时频域分析法是一种借助信号分析仪获取时频图，再通过分析时频图获取信号频率、带宽、频谱形状、出现时间等参数的方法。
采用时频域分析法可以实现对信号调制样式的初步判定。
常见的模拟调制信号FM/AM、频率键控信号FSK等，均可以通过该方法确定。
矢量网络分析仪的原理介绍
矢量网络分析仪的原理介绍矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，简称VNA）是用于测量微波电路参数的一种测试仪器。
它可以同时测量幅度和相位，由此可以得到电路的S参数，进而确定电路的电学特性。
原理VNA的核心是一组相互独立的大功率信号源和敏感的接收器，它们分别通过大量的各向异性元件、耦合器以及各种整流器、差分与单端平衡器和放大器等等电路连接起来。
VNA中最基本的组件是频率控制单元，它使用一个可变频率信号源来生成一个宽频信号作为输入信号，并令它经过电路中的传输诸元、非线性元件、各种过渡网络等，从而获得电路的各种参数。
VNA的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：1.VNA内置的信号源生成一个可变频率的信号，并将该信号通过耦合器输入待测电路中；2.信号在待测电路中进行传播，经过一些变化，并从待测电路中输出；3.输出信号再通过耦合器进入VNA中的接收器，接收器将输出的信号与输入的信号进行比较，以测量待测电路的各种参数；4.VNA将测量所得的各种参数进行处理，即可确定待测电路的S参数。
优点VNA具有以下几个优点：1.高精度和高灵敏度：VNA的测量精度通常可达到0.1 dB，接近于理论计算值，测试范围也非常宽；2.测量速度快：VNA的测量速度通常可以达到数毫秒，节省了大量的时间；3.大量的参数：VNA可以测量电路的各种参数，如S参数、Y参数、Z参数等等；4.多功能应用：VNA不仅可以测量微波电路，也可以用于其他领域如光学、无线通信等。
应用VNA的主要应用领域有以下几个：1.无线通信：VNA可以测量各种无线通信设备的电学特性，如天线、滤波器、变频器等等；2.微波电路设计和生产：VNA可以帮助设计人员快速准确地了解电路的性能，并帮助改进电路设计；3.光学：VNA可以用于测量光学器件的特性，并对光学器件进行性能评估；4.材料研究：VNA可以帮助研究人员了解各种特性材料的电学特性。
总结矢量网络分析仪是一种常用的微波测试仪器，它可以测量电路的各种参数，具有高精度和高灵敏度等优点，已经成为无线通信、微波电路设计和生产、光学、材料研究等领域必备的测试仪器。
89600矢量信号分析(VSA)软件推出第12版
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矢量信号分析仪原理
矢量信号分析仪原理
矢量信号分析仪是一种广泛应用于电信、无线通信、雷达等领域的测试仪器，用于对复杂信号进行分析和测量。
它可以同时测量信号的幅度和相位，并绘制在频率域上的频谱图。
矢量信号分析仪的原理是基于频谱分析和时域采样的原理。
当输入信号进入仪器时，它首先被分成一系列时域采样的数据点。
然后利用傅里叶变换将这些数据点转换为频域上的频谱图，显示出信号在不同频率上的能量分布。
在分析过程中，矢量信号分析仪通过对信号进行幅度和相位的解调，得到信号在不同频率上的相对强度和相位信息。
这些信息可以帮助工程师了解信号的特性和性能，并进行相应的优化和调整。
此外，矢量信号分析仪还可以通过多种数学运算和滤波器对信号进行进一步的处理和分析。
例如，可以对信号进行包络检测、频率偏移检测、调制深度检测等，以获取更全面的信号特性信息。
总的来说，矢量信号分析仪通过将信号转换为频域上的频谱图，并解调信号的幅度和相位信息，实现对复杂信号的分析和测量。
它在无线通信系统和其他领域中具有重要的应用价值，可以帮助工程师进行信号调优和系统优化。
矢量信号分析器设计攻略
矢量信号分析器设计攻略
方框图（SBD）将超外差技术与高速模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP）完美结合，可对调制信号执行频谱测量、解调和时域分析。
设计注意事项
矢量信号分析器（VSA）将传统超外差技术与现代高速模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP）完美结合，可对时变系统和复杂调制信号执行频谱测量、解调和时域分析。
这些功能使VSA 成为用于通信、雷达/ 声纳、视频和许多其它应用的理想仪器。
通用子系统包括：
射频前端
在放大或衰减和滤波之后，射频输入信号经过一个或多个频率变换级别，将信号向下变频为中频（IF）。
主要规范包括相位噪声和抖动。
IF 部分
超高速ADC 的商业可用性对矢量信号分析器系列仪器的出现起到了重要推动作用。
这些ADC 的主要规范包括带宽、动态范围和信噪比。
数字信号处理
可在运行于DSP 之上的软件中实施各种信号分析功能。
该软件使VSA 能够在频谱、调制和波形分析方面对复杂的调制、时变信号进行描述。
基于DSP 的软件的输入通过按不同无线和有线通信标准生成的I/Q 矢量调制信号进行采样。
接收链在DSP 中实施，其中包括调制/解调、通道解码、MIMO 处理、均衡、多路褪色补偿等。
典型分析功能包括扫频频谱分析、宽带FFT。
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精密的射频前端
89441A的射频前端将高达2.65GHz的射频信号 下变频为带宽7MHz的中频信号； 带宽为7MHz的中频信号经过滤波和数字化后， 进入高分辨率的A/D变换器； 后续的数字混频器和数字滤波器的带宽可以窄 到1Hz； 后面的高性能微处理器提供快速的频域、时 域、调制域分析和测量结果显示。
灵活的矢量调制分析
由于无需外部滤波器、相干载波或者符号定时信 号，因而简化了射频和中频的测量。 可以分析各种已调制信号，包括：BPSK、QPSK、 OQPSK、DQPSK、pi/4DQPSK、8PSK、16-256QAM、 VSB、MSK、2至4电平FSK等非标准格式和NADC、 GSM、EDGE、DECT、CDMA等标准格式。 用可选的第二个10MHz输入信道（选件AY7），还可 以同时分析基带I和Q信号。 可以按各种方式和表格来显示测量结果。网格图、 星座图、矢量图和眼图是分析数字调制信号用的常 用工具。 通过产生一个理想基准信号与接收到的信号相比 较，可提供误差测量。测量结果包括误差矢量幅度 EVM、相位和幅值的误差。
数字调制方法的分类
数字调制与解调
1。为什么要进行数字调制？ 2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？ 3。数字调制的不同类型 4。限制带宽的滤波器技术 5。观察数字调制信号的方法
VSA支持的数字调制格式
1。为什么要进行数字调制？
硬件的复杂程度与占有 频带宽度之间折衷。 工业发展的趋势 （QPSK、FSK、MAK、QAM 等）。
射频和基带性能
射频性能：
灵敏度：-160dBm/Hz； 相位噪声：-124dBc/Hz（10KHz偏移）； 内部射频源：选件AY8 （本机没有）。
基带性能：
25.6 Msample/s的A/D采样速率； FFT变换； 频域和时域的误差修正功能； 第二个10MHz基带输入信道：选件AY7。
矢量信号分析仪的特点
8.3 数字调制与解调
目的：使传输的数字信号与信道特性相 匹配，便于有效的进行信息传输。 分类：
调制信号：模拟调制和数字调制； 相位连续：相位不连续调制和相位连续调 制； 信号恒定：恒包络调制和非恒包络调制。
调制方案的性能评估：功率效率和带宽 效率。
移动通信中的调制解调技术
移动通信面临的无线信道问题：
内容
8.1 矢量信号分析仪的基本结构 8.2 矢量信号分析仪的工作原理 8.3 数字调制与解调 8.4 主要应用（模拟与数字调制解调等） 8.5 矢量信号分析仪的基本操作 第二次实验 矢量信号分析仪的使用 第八讲 矢量信号分析仪小结
8.1矢量信号分析仪的基本结构
89441A矢量信号分析仪有两部分：
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？（续4）
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？（续5）
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？（续6）
3。数字调制的不同类型
上表列出了按恒包络调制和非恒包络调制的分类； 下表列出了在无线通信和视频中，不同的数字调制类型的应用。
3。数字调制的不同类型（续1）
5。观察数字调制信号的方法（续4）
误差矢量 EVM（Error Vector Magnitude）测 量对于数字调制信号有 极强的洞察力。 从EVM和相关的测量可以 察觉数字调制信号极微 小的变化，而且可以识 别产生这种微小变化的 原因。 EVM的定义如右图所示。
传统信号分析仪只有信号幅度测量功能，可测量幅度 与频率的关系，可测量幅度与时间的关系。 矢量信号分析仪具有同时测量幅度和相位的功能，可 测量幅度和相位与频率的关系，可测量幅度和相位与 时间的关系。 待测信号波形经ADC后的数字化数据，从其中提取幅度 和相位的数字化信息数据，再存入Capture RAM中。 再由Measurement RAM和DSP进行测量和数据分析：模 拟调制信号的解调、数字调制信号的解调、网格图、 星座图、矢量图、眼图和误差矢量幅度EVM。
高斯滤波器：没有滤波器相当于alpha为无穷大。
4。限制带宽的滤波器技术（续4）
滤波器的带宽效应（以QPSK为例）：没有滤波器相当于alpha为 无穷大。滤波器的alpha为0.75和0.375时，可以平滑发射的波形 并减小所需要的带宽。
5。观察数字调制信号的方法
利用时域图。 利用频域图。 利用星座图。 利用眼图。 利用相位网格图。 误差矢量 EVM （Error Vector Magnitude）测 量。
89410A（IF）：dc to 10MHz范围，内部信号源 （正弦、chirp、随机和32,768点的任意波形）； 89431A（RF）：dc to 2.65 GHz范围。另有内部RF 信号源（选件AY8--本机没有）。
Agilent公司的矢量信号分析仪把时域、频域 和调制域分析集于一体，为复杂的时变信号提 供最先进的测量。 复杂的时变信号包括突发信号、脉冲信号、瞬 变信号、跳频信号以及模拟和数字调制信号。
基本结构(续2)
现有选件：
1BH（General Export License）； AY7（Second 10MHz Input Channel）； AY9（Extended Time Capture）； AYA（Vector Modulation Analysis）； AYB（Waterfall and Spectrogram）； B73（Digital Wideband CDMA Analysis）； B79（Digital ARIB 1.0-1.2 W-CDMA Analysis）； UG7（Advanced LAN Support）； UTH（20Mb Extended RAM and Additional I/O）。
3。数字调制的不同类型（续5）
第二种变种是差分调制，例如：DQPSK和D16QAM。
3。数字调制的不同类型（6）
第三种变种是等包络调制，例如：0.3 GMSK（Gaussian Minimum Shift Keying）的GSM。 在等包络调制中， 载波幅度是不随调 制信号变化的。占 有较大的带宽，属 于功率有效型的调 制类型。
射频电路测试原理
第八讲 矢量信号分析仪(VSA)
leiyh@
参考文献
Agilent仪器说明书＼89441A_矢量信号分析仪＼Complex Meas_5965-8554E ..＼Operators Guide_89400-90038 ..＼Started Guide_89441-90076 ..＼Time and Frequency Domain_5962-9217E ..＼Time Capture_5091-8686E ..＼Digital Modulation_5965-7160E ..＼Design Digital RF Comm System_5091-8687E ..＼EVM Meas_5965-2898E ..＼Phase Noise_5091-7193E ..＼10 steps_Digital Demod_5966-0444E ..＼Data Sheet_5965-5425E
多径，衰落，干扰(自然，人为，ISI)，频率资源有限。
移动通信对调制解调技术的要求：
频谱资源有限 用户终端小 邻道干扰 多径信道传播 高的带宽效率； 高的功率效率，抗非线性失真能力强； 低的带外辐射； 对多径衰落不敏感，抗衰落能力强；
干扰受限的信道，抗干扰能力强； 解调一般采用非相干方式，或插入导频的相干解调； 产业化问题 成本低，易于实现。
3。数字调制的不同类型（续3）
正交幅度调制：下图是16QAM和32QAM的星座图。目前应用的是 256QAM。256QAM系统使用8个I和8个Q数值。
3。数字调制的不同类型（续4）
数字调制的变种：IQ偏移调制(OQPSK)；差分 调制(DQPSK)；等幅度调制(GMSK)。 第一种变种是Offset QPSK(OQPSK)，主要应用 在蜂窝 CDMA (Code Division Multiple Access)的反向链路中； 在QPSK中，IQ数据流是同步的，会产生180相 移，经滤波限带后所造成的包络起伏最大； 在OQPSK中，IQ数据流是偏移一位的（符号周 期的一半），只可能发生±90的变化，经滤波 限带后所造成的包络起伏小一些。
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？
基本的调制特性（AM、 FM、PM）。
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？（续1）
极坐标表示法，如下左图所示。不同的调制格式，如下右图所示。
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？（续2）
数字调制中，调制通常采用I和Q分量表示，如下图所示。
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？（续3） I/Q数字调制中的发射机和接收机方框 图，如下图所示。 在I/Q数字调制中，数字调制的数据点对 应于I/Q平面上的不同的离散的点。这就 是星座图。 I/Q平面上的数据点从一点到另一点，对 应于不同的AM和PM调制。
基本结构(89410A（IF）)
基本结构 (续1)
1.软功能硬键 2.显示屏幕 3.电源开关 4.软盘驱动器 5.外键盘连接器 6.连接到DUT的信号源连 接器（有AY8） 7.外触发连接器 8.探头电源连接器 9.待测信号输入或DUT的 输出 10.显示功能硬键菜单组 11.系统功能硬键菜单组 12.测量功能硬键菜单组 13.REMOTE和LED显示 14.MARKAR硬键菜单组 15.手动调节MARKAR旋钮 键 16.MARKAR/Entry硬键 17.数字量等输入硬键 18.通道2输入连接器
位速率和符号速率：传输信号的带宽取决于符号速率。 符号时钟起到符号定时的作用。
3。数字调制的不同类型（续2）
相移键控：BPSK和QPSK。 下图中QPSK的四个离散状态的相位分别是45度、135度、225度、 315度，每个相位的转变（00，01，10，11）提供了2bit的数据 频移键控：BFSK和MSK。 FSK和MSK产生等包络信号，这对于放大器的功率传输是很重要的。