射頻/微波信號自動測試系統方案

  1.概述
  射頻/微波信號自動測試系統是一種基于PXI總線的集射頻/微波信號發生與分析功能于一體的自動化測試系統，該系統具有以下特點：

  (1)靈活性—射頻/微波信號自動化測試系統是一個以軟件為中心的、模塊化、標準化、可重配置系統，可實現多種應用的用戶自定義系統。
  (2)高性能—傳統的射頻/微波信號自動化測試系統由GPIB臺式儀器、VXI總線模塊儀器等組成，越來越不能適應自動化測試中測試吞吐量的高要求，PXI/PXIE總線模塊儀器。
  (3)低成本和短周期—系統研制選用標準化、模塊化的總線模塊儀器，模塊儀器可在多個測試平臺復用，研制成本、維護成本低，并且開發周期短。
  (4)體積小—更小的體積、更少的儀器完成同樣甚至更多的測試。
  (5)長期使用性和可升級性—系統采用工業標準化的模塊儀器，保證了系統的開放性、擴展性，保證了系統可持續升級性。

  2.技術指標要求

  2.1射頻微波信號發生部分技術指標要求

  2.1.1矢量信號源技術指標要求

  頻段技術指標

  通道數:1路
  輸出波形：調制波、CW(連續波)
  頻率范圍：100kHz～6GHz
  頻率分辨率：1Hz(100kHz～3GHz)、2Hz(3GHz～6GHz)
  輸出功率：-120dBm～6dBm
  功率準確度：>1.5dB
  單邊帶相位噪聲：<-116dBc/Hz@1kHz(2GHz)
  非諧波雜散:<-65dBc
  諧波：<-30dBc
  內部調制方式：AM調制、FM調制、數字IQ調制
  外部調制方式：模擬或者數字IQ調制
  數字IQ調制：FSK、MSK、PSK、16QAM、64QAM、GMSK等；EVM<2%
  輸出阻抗：50Ω
  駐波比：<1.7

  第二頻段技術指標

  通道數:1路
  輸出波形：CW(連續波)
  頻率范圍：6GHz～18GHz
  頻率步進：1Hz
  輸出功率：-120dBm～20dBm
  功率平坦度：<±1.5dB
  單邊帶相位噪聲：<-135dBc/Hz@1kHz(0.01GHz)、<-85dBc/Hz@1kHz(18GHz)
  非諧波雜散:<-65dBc
  諧波：<-40dBc
  輸出阻抗：50Ω
  駐波比：<1.7

  2.1.2連續波信號源技術要求

  頻段技術指標

  通道數:1路
  輸出波形：CW(連續波)
  頻率范圍：3GHz～18GHz
  頻率步進：10Hz
  輸出功率：>5dBm
  功率平坦度：<±1.5dB
  單邊帶相位噪聲：<-135dBc/Hz@1kHz(0.01GHz)、<-85dBc/Hz@1kHz(18GHz)
  非諧波雜散:<-65dBc
  諧波：<-40dBc
  輸出阻抗：50Ω
  駐波比：<1.7

  第二頻段技術指標

  Ø通道數:1路
  Ø輸出波形：CW(連續波)
  頻率范圍：3GHz～6GHz
  頻率步進：10Hz
  輸出功率：>5dBm
  功率平坦度：<±1.5dB
  單邊帶相位噪聲：<-120dBc/Hz@1kHz(3GHz)、<-115dBc/Hz@1kHz(6GHz)
  非諧波雜散:<-65dBc
  諧波：<-30dBc
  輸出阻抗：50Ω
  駐波比：<1.7

  第三頻段技術指標

  通道數:1路
  輸出波形：CW(連續波)
  頻率范圍：100kHz～3GHz
  頻率步進：2Hz
  輸出功率：>5dBm
  功率平坦度：<±1.8dB
  單邊帶相位噪聲：<-125dBc/Hz@1kHz(100MHz)、<-95dBc/Hz@1kHz(3GHz)
  非諧波雜散:<-65dBc
  諧波：<-15dBc(100kHz～1.3GHz)、<-25dBc(1.3GHz～3GHz)
  輸出阻抗：50Ω
  駐波比：<1.8

  第四頻段技術指標

  Ø通道數:4路
  輸出波形：CW(連續波)
  頻率范圍：100MHz
  輸出功率：>5dBm
  單邊帶相位噪聲：<-125dBc/Hz@1kHz(100MHz)、<-112dBc/Hz@1kHz(100MHz)
  非諧波雜散:<-65dBc
  諧波：<-15dBc
  輸出阻抗：50Ω
  駐波比：<1.1

  2.2射頻微波信號分析部分技術要求

  Ø功能：頻率測量、功率測量、頻譜測量
  Ø通道數:10個測試通道（100kHz～500MHz）
  1個測試通道（1.5MHz～6GHz）
  6個測試通道（1GHz～7.5GHz）
  4個測試通道（9GHz～18.5GHz）
  1個測試通道（3GHz～18.5GHz）
  頻率范圍：100kHz～18.5GHz
  大輸入功率：30dBm
  輸入衰減范圍：0—70dB，10dB步進
  頻率跨度（SPAN）:1kHz～40MHz
  瞬時分析帶寬：≤40MHz
  測量動態范圍：≥120dB
  寄生響應：≤-90dB
  相位噪聲：<-115dBc/Hz@10kHz(10GHz)
  分辨率帶寬：1Hz～8MHz
  頻率精度：≤10Hz
  功率精度：≤1dB
  輸入阻抗：50Ω
  駐波比：<2

  3.射頻微波信號自動測試系統總體方案設計

  射頻微波信號自動測試系統采用以軟件為中心、模塊化、標準化、可重配置系統設計思路，采用安捷倫、美國國家儀器、阿法斯等公司的射頻/微波信號發生器、下變頻器、本振源、開關、數字化儀等PXI總線模塊構成系統硬件平臺，采用北京坤馳公司的射頻微波信號自動測試系統軟件、模塊驅動軟件等構成系統軟件平臺，實現多路、寬帶射頻微波信號產生和測試的功能，射頻微波信號自動測試系統總體架構如圖1所示。

  射頻微波信號自動測試系統軟件包括系統管理軟件、射頻微波信號產生和分析應用軟件、模塊驅動程序庫軟件等。系統管理軟件用于用戶、自動測試程序、測試數據庫、模塊驅動程序庫、測試波形數據顯示等管理；射頻微波信號產生和分析應用軟件用于波形產生數據的生成和測試數據的處理等；模塊驅動程序用于控制各個組成模塊儀器按應用軟件設置的參數工作。

  射頻微波信號自動測試系統硬件平臺包括工控機、射頻微波信號產生單元、射頻微波信號分析單元、顯示控制單元等。射頻微波信號產生單元主要由PXI機箱、以太網口控制器、ATX電源、矢量信號發生器、連續波信號發生器、放大器、衰減器等組成。射頻微波信號分析單元主要由PXI機箱、以太網口控制器、ATX電源、射頻微波開關、射頻微波前端、下變頻器、本振源、中頻數字化儀組成。

  4.射頻微波信號自動測試系統硬件方案設計

  4.1射頻微波信號發生部分設計

  射頻微波信號發生-組成單元如圖2所示。

  射頻微波信號發生部分硬件配置表，如表1所示。

表1 射頻微波信號發生部分硬件配置

  【說明】射頻微波信號發生部分模塊指標內容較多，在這里不細述。

  4.2射頻微波信號分析部分設計(方案1)

  射頻微波信號分析原理框圖如下圖3所示。

  射頻微波信號分析組成單元如圖4所示。

  圖4射頻微波信號分析硬件組成框圖

  射頻微波信號分析部分硬件配置表，如表2所示。

  表2 射頻微波信號分析部分硬件配置

  【說明】射頻微波信號分析部分模塊指標內容較多，在這里不細述。

  4.3射頻微波信號分析部分設計(方案2)

  采用AGILENT(安捷倫公司)模塊組成射頻微波信號分析原理框圖如下圖4所示。

  射頻微波信號分析組成單元如圖5所示。

圖5射頻微波信號分析硬件組成框圖

  射頻微波信號分析部分硬件配置表，如表3所示。
 

表3 射頻微波信號分析部分硬件配置

 
  該系列模塊為AGILENT公司OEMPhaseMatrix產品。該方案預算我公司與安捷倫公司提供相同。方案1和2區別如表4所示：

  表4 兩個方案區別