是德科技測量解決方案之毫米波無線回程使用高效的網(wǎng)絡分析、信號生成和分析解決方案設計和測試E-band微波回程概述回程在電信網(wǎng)絡中具有舉足輕重的的作用，它主要由核心網(wǎng)或骨干網(wǎng)與處于整個網(wǎng)絡末端的小型子網(wǎng)之間的中間鏈路組成。在微波移動/無線網(wǎng)絡中有三種類型的回程：宏基站Macrocell、小基站smallcell和femtocell。Femtocell回程通常使用寬帶接入技術，不在本應用指南的討論范圍內(nèi)。Smallcell回程負責在室外smallcell和連接到macrocell回程網(wǎng)絡的節(jié)點或連接到廣域網(wǎng)(WAN)/互聯(lián)網(wǎng)/城域網(wǎng)的節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。它包括兩端的設備，以及中間的網(wǎng)格或串行設備。目前有許多不同的回程技術可供運營商選擇，E-band就是其中之一。這個頻段頻譜資源豐富，大氣衰減相對較低，且在部分國家已擁有頻譜許可證，因此是目前微波回程的最佳選擇。在全球廣泛部署的E-band點對點視距微波無線通信系統(tǒng)—又稱為毫米波(mmWave)無線通信系統(tǒng)—在還未獲許可的57-64GHz頻段(數(shù)據(jù)速率高達1Gbps)、已獲得許可證的71-86GHz頻段和92-95GHz頻段(數(shù)據(jù)速率高達10Gbps)上工作。因此，非常適合在應用于人口稠密的城市環(huán)境(距離小于1千米)和郊區(qū)工業(yè)區(qū)環(huán)境(距離2到5千米)中使用。市場分析師也是基于這個重要優(yōu)勢，預測在未來幾年內(nèi)，毫米波回程市場將會發(fā)生突飛猛進的發(fā)展，其中長期演進(LTE)smallcell回程越來越多地使用毫米波將起到重要的推動作用。問題有以下幾個原因，促使運營商逐漸過渡到E-band回程。首先可在更高頻段內(nèi)提供更大帶寬，并可提供一個具有極強方向性和容易控制的天線波束。此外，E-band無線通信系統(tǒng)的工作頻段(即60GHz和70-90GHz)現(xiàn)在對商用業(yè)務和產(chǎn)品是開放的。盡管有這些優(yōu)勢，但是在向E-band回程過渡時可能還會遇到許多設計和測試挑戰(zhàn)。例如，E-band的波束寬度極窄，因此信號非常容易受到建筑物的影響和大氣干擾。系統(tǒng)校準也極為困難。E-band的性能還非常容易受到雨水和氧吸收的影響。雨水會嚴重影響E-band的無線電波傳輸，使得E-band無線通信系統(tǒng)不得不重復發(fā)送數(shù)據(jù)，以達到符合標準的服務等級;甚至有可能導致服務中斷。此外，E-band回程測試解決方案的成本也很高。解決方案隨著毫米波技術的不斷發(fā)展，推動運營商從使用傳統(tǒng)回程(例如光鏈路和微波鏈路)向E-band點對點鏈路轉(zhuǎn)變，盡快找到方案滿足高頻高帶寬需求、且經(jīng)濟高效的測試測量儀器迫在眉睫。這些解決方案對于確保E-band回程系統(tǒng)的正常工作至關重要，同時還可應對上述挑戰(zhàn)。一套完整的毫米波測試和測量方案必須將用于毫米波元器件測試和校準的網(wǎng)絡分析儀與最佳的信號生成和分析系統(tǒng)結(jié)合起來，準確地對通信鏈路(例如發(fā)射機、信號路徑和接收機)進行測試和測量。網(wǎng)絡分析儀必須提供單次掃描能力，支持全方位的毫米波端口功率控制，并支持真正的差分測量。另一方面，信號生成和分析解決系統(tǒng)還應提供快速的測量時間和開關速度、出色的可擴展性(能夠?qū)ぞ哌M行量身定制，滿足用戶不斷變化的測試需求)和靈活性(使它們能夠支持現(xiàn)有的和未來的制式)。是德科技毫米波產(chǎn)品系列可以滿足這一標準。這些產(chǎn)品包括毫米波網(wǎng)絡分析儀，以及信號生成、分析和路徑仿真全套方案。網(wǎng)絡分析儀適用于對同軸器件或晶圓中的毫米波器件進行表征、建模和參數(shù)提取，而信號生成/分析解決方案則適用于毫米波通信鏈路測試。毫米波網(wǎng)絡分析儀KeysightN5251A單次全頻段掃描10MHz至110GHz矢量網(wǎng)絡分析儀使用了毫米波控制器和一個寬帶頻率擴展器組合，提供1.0毫米陽頭測試端口輸出連接器，可用作單一產(chǎn)品的解決方案。另外，它也可以配置使用PNA或PNA-X網(wǎng)絡分析儀組成更低成本的解決方案?，F(xiàn)有的N5227APNA和N5247A67GHzPNA-X用戶只需添加N5261A/N5262A測試控制器和寬帶頻率擴展器，即可進行單次掃描10MHz至110GHz測量。N5251A毫米波解決方案是唯一集成有三軸向直流偏置裝置(tri-axialbiastees)的寬帶解決方案，通過在施加直流偏置的過程中對偏置信號的大小進行監(jiān)測可以精確地對被測器件的偏置狀態(tài)進行控制。其寬廣的頻率范圍可實現(xiàn)出色的時域分辨率，并使用戶能夠?qū)Ρ粶y件施加精確的功率電平，掃描1.0毫米端口的功率。此外，N5251A為同軸、各種夾具和晶圓上的器件提供了多種校準選擇。為了進行高達1.1THz的S參數(shù)測量，可以使用由PNA和PNA-X網(wǎng)絡分析儀配置的各種分頻段擴展毫米波解決方案。2或4端口OML分頻段擴展波導系統(tǒng)包括PNA-X和OML公司提供的頻率擴展器，可覆蓋50GHz至500GHz的頻率范圍。根據(jù)測量需要和所選用的頻率擴展器類型，它可以配備/不配備控制器?？蛇M行的具體測量包括真實模式、時域、功率、功率掃描(單一頻率)、功率譜、互調(diào)失真和噪聲系數(shù)等等。2或4端口VDI分頻段擴展波導系統(tǒng)用于進行THz成像，可配備VirginiaDiodesIncorporated(VDI)公司提供的頻率擴展器，將頻率范圍擴展至950GHz。這些分頻段擴展毫米波解決方案使用內(nèi)置的固化軟件，無論是使用PNA還是PNA-X系列網(wǎng)絡分析儀都可以利用已經(jīng)開發(fā)好的測量應用軟件進行測量。無論測量的頻率范圍是什么，用戶都可以通過前面板對測試儀器進行手動控制，并可以使用鼠標訪問操作簡單的下拉菜單。使用固化軟件界面，用戶可以輕松地在各頻段之間進行切換。網(wǎng)絡分析儀測量示例為了更好地了解如何使用毫米波網(wǎng)絡分析儀進行測量，以4端口N5251APNA網(wǎng)絡分析儀為例，它可以執(zhí)行10MHz至110GHz的單次掃描測量(圖1)。N5251A能夠控制并使用接收機穩(wěn)幅能力，精確地設置1.0毫米測試端口上的功率。它還支持諸如真實差分測量、脈沖測量和標量混頻器測量等應用，并能夠靈活地對晶圓上元器件進行單次接觸，完整表征被測件的特性。圖1.以N5227APNA為基礎構(gòu)建的4端口110GHzN5251A毫米波網(wǎng)絡分析儀的結(jié)構(gòu)圖。N5251A能夠?qū)β蔬M行精確控制，使用戶在毫米波頻率上測量器件增益壓縮特性的工作更為簡單。例如，圖2顯示它在進行傳統(tǒng)S參數(shù)測量的同時，還使用功率掃描進行了110GHz緩沖放大器測量。圖2.在77GHz上進行功率掃描增益壓縮測量。使用此N5251A配置還可以輕松進行混頻器測量和功率譜測量。圖3a顯示了PNA對75至110GHz下變頻混頻器執(zhí)行本振功率掃描的測量結(jié)果，測量頻點設置在75GHz連續(xù)波上。使用PNA的內(nèi)置IM頻譜選件，可進行功率譜測量。圖3b顯示了在10MHz至110GHz頻率范圍內(nèi)測量110GHz緩沖放大器輸入輸出頻譜的結(jié)果。圖3a.在75GHz毫米波頻率上進行-20至+11dBm本振掃描的S21繪圖結(jié)果。圖3b.放大器在77GHz上的輸入/輸出。使用PNA的IM頻譜選件，可以在10MHz至110GHz頻率范圍內(nèi)對所有頻譜功率元器件進行測量。毫米波信號發(fā)生器和信號分析儀解決方案毫米波信號生成、分析和信號路徑仿真，可通過KeysightM8190A寬帶任意波形發(fā)生器(AWG)、PSG信號發(fā)生器、PXA/EXA頻譜分析儀以及裝有86901B矢量信號分析軟件的高性能Infiniium系列示波器來實現(xiàn)(圖4)。以收發(fā)信機仿真為例。測試收發(fā)信機需要使用仿真的發(fā)射機和/或仿真的接收機。理想情況下，兩者都應該具有足夠的靈活性，可以在信號源端生成真實的失真，在接收機端對其進行補償。使用M8190A高性能任意波形發(fā)生器(12位，12GSa/s或14位，8GSa/s)，用戶能夠創(chuàng)建這些類型的波形，作為信號源使用。矢量PSG信號發(fā)生器可充當外置I/Q調(diào)制器。在分析儀端，使用支持63GHz實時頻率帶寬的Infiniium示波器。配有160MHz射頻分析帶寬的PXA和/或EXA以及是德科技智能混頻器是另一種選擇—視信號帶寬和頻率而定。該測試解決方案還包括MATLAB(支持定制信號生成)、SignalStudio(支持LTE等特定信號制式)和89601B(用于信號分析)等軟件。圖4.此結(jié)構(gòu)圖顯示了可用于毫米波回程測量和分析的總體調(diào)制信號生成和分析解決方案。在對收發(fā)信機進行實際測量時，首先由M8190AAWG或SignalStudio生成一個信號，再由KeysightE8267D矢量信號發(fā)生器和/或外部第三方上變頻器對信號進行上變頻并發(fā)送到被測件(在本例中為60GHz鏈路)。接下來，使用外部器件(例如是德科技智能混頻器或第三方下變頻器)對信號進行下變頻。最后使用Infiniium示波器或裝有89601B矢量信號分析軟件的PXA/EXA對信號進行分析(圖5)。圖5.對收發(fā)信機的分析結(jié)果將得到一個64QAM星座圖(3GSamples/s)，以及關于86GHz通信鏈路的Q眼圖和I眼圖。測量結(jié)果總結(jié)毫米波技術的不斷發(fā)展，正推動回程從傳統(tǒng)技術向更經(jīng)濟、大容量的E-band點對點鏈路轉(zhuǎn)變。但是，與這些鏈路有關的技術挑戰(zhàn)使得本已非常困難的設計和測試過程變得更加復雜。令人高興的是，用于元器件測試的N5251A毫米波網(wǎng)絡分析解決方案以及用于通信鏈路測試的毫米波信號生成和分析解決方案，將幫助設計和測試人員輕松應對這些挑戰(zhàn)。它們可以為當前的工程師提