由于对更大带宽的持续需求,更高数据速率和更宽带宽的调制方案越来越普遍。测量设备厂家因此设计了更宽带宽,更多调制模式还有更多其他特性的矢量信号源,但也带来了更昂贵的定价。
Signal Hound用了另一种方法,其他厂家为极高的性能而不惜成本的时候,Signal Hound的矢量信号源VSG25A提供了良好的性能但只需要极低的价格:$495 。VSG25A的频率范围从100MHz到2.5G,功率从-40dBm到+10dBm,并有100M的调制带宽,覆盖了通信的大多频段和ISM(902 到928M以及2.4G到2.5G)。频率低端可以工作到80M,但是幅度精度降低了,用以覆盖FM广播频段。VSG25A通过USB供电,重130g, 可方便的装进口袋。
图1、VSG25A用户界面
特性
VSG25A的软件是免费的,用以实现VSG的全部性能,API能实现软件完全一样的所有功能,软件工程师可以完全实现AM /FM,脉冲,多音,ASK,FSK,QAM和任意波形。友好的API(见Figure1)可以很容易的进行自动测量。
图2、1GHz的Pi/4 DQPSK信号测量的EVM为0.61%RMS均值
图3、VSG产生的 多音NPR信号
数 字域产生的AM和FM波形是很精确的,正弦波调制的FM在整个谐波失真上典型的都在0.02%以下。脉冲调制典型的上升沿和下降沿分别为3.5和 2.5ns (在2450MHz上测量值),脉冲宽度可从6ns到25ms,即使是6ns的脉宽,其脉宽的分辨率典型值依然优于0.1%, - VSG25A可以产生个6.01ns的脉冲,就像产生6.00ns的脉冲一样的容易。开关比典型值优于50dB,对于许多应用来说足够了。占空比可低至 0.00025% (脉冲周期<= 1s)或可高于99.9% (关断时间>6ns),这对很多测试来说通常是足够了。
数字调 制是内置的,虽然不支持特定的协议,但是协议背后的调制都有的,包含ASK, FSK, GFSK, OOK, MSK, GMSK, BPSK, DBPSK, QPSK, DQPSK, OQPSK, pi/4 DQPSK, 8-PSK, D8PSK, 16-PSK, 16-QAM, 64-QAM 和256-QAM。码率从4KHz到45MHz都支持,含升余弦和根升余弦滤波,并有可选的滚降滤波。一个Pi/4 DQPSK EVM的典型值小于1% (RMS均值,见Figure2)。支持基本的序列 (01,0011,00001111),PN7 和PN9。
VSG25A 的多音发生功能给交调测试和NPR测试提供了机会,NPR测量在近来吸引了越来越多的注意,因为它比双音IP3能更好的仿真多载波系统。传统的NPR测试 是用外加的高斯白噪声,这是测量交调失真的很老的方法。这种方法利用了噪声源和一个带阻滤波器以陷波滤出信号。现代的NPR测试是用1000个以上个单音 合成噪声技术,每个单音之间不会有任何相位关系,并且在测试模式的中心滤除掉单音频率。这就要求现代的宽带矢量信号源,通过PC控制Signal Hound的VSG25A就能很容易的实现。
相同的间隔产生1001个单音信号和一个可选的陷波非常简单,输入总共的单音个数,单音之间的间隔以及需要滤除的单音数 (见figure3)。
图4、DAC量化噪声产生的杂散(PN7序列)
每 个单音之间的相位关系可以是随机的,对于NPR测试,也可以是抛物线型的,用以产生最小的峰均比信号。用户接口非常高效,可以每秒去加载随机相位的单音 组,从而平均测试结果,减小不确定性。和Signal Hound BB60C一起,可以组成个40dB的有效NPR动态范围。如果需要将动态范围增大到55dB,可以用个像是德科技的PSA系列频谱仪去实现。合成的 NPR测试是一个很强大和灵活的方法去测量多载波系统,以前这套测试系统搭建起来需要花费数万美金,现在通过VSG25A和一个频谱仪即可实现。
VSG25A可以产生任意波形或者客户定义的调制信号,I/Q波形可以用第三方软件包产生,比如Matlab 然后粘贴到CSV文件中,用任何制表软件修改去控制中心频点、幅度、时钟频率和样点数量以及信号周期,实例中给出的是雷达的线性调频信号文件。
利用VSG25A做扫描有点限制,它可以做快速斜线扫描或者较慢的阶梯扫描模式,但是对于1M扫宽,斜线扫描的时间只能<=10ms,10M扫宽扫描时间<=1ms。 如果用它来做扫描,VSG25A不是一个很好的应用。
为经济而做出的折衷
为 达到经济的目的,有些设计折衷是必须的:减少滤波,机械调谐的时钟源和有限的模式存储空间。 基带是用一个线性度很好的12位DAC和一个灵活的时钟频率:从60KHz到180MHz皆可。但是它没有重建滤波器去降低DAC的量化噪声,这导致了大 多调制模式中,带外的比较严重的杂散 (见Figure4)。 内部仅有一个2.5G的低通滤波器去抑制谐波,因此1.9到2.5GHz的输出的谐波会较低,但是800MHz的信号输出会有很大的三次谐波,对于某些应 用,则必须要用外部滤波器了。压控振荡器(VCXO)预热后可以机械的调节到±1 ppm,但是这个VCXO在内部温度变化时候,温漂会有0.2ppm/°C。 还有就是模式存储空间只有4096个瞬时频率,或者2048个I/Q组,模式周期(短脉冲除外)只能到64K个样本,这些都会造成限制,比如重复的伪随机 序列(PRBS)去做数字调制的话,最多只能做9bits。
作为低成本的矢量源,VSG25A提供了足够的带宽,但由于有限的滤波和很小的 模式存储空间,VSG25A不会适合所有人。但是$495美金的价格会让这个小产品对VSG市场产生巨大的冲击,将100MHz带宽的任意波形发生器带给 几乎所有的工程师和技术员而不会对资金上有任何的压力。VSG25A拥有两年的质保和一周的试用期,并且常备库存,可以很快发货。