安捷伦矢量信号分析基础(中文版)

安捷伦矢量信号分析基础应用指南

目录矢量信号分析 (3)

VSA 测量优势 (4)

VSA 测量概念和操作理论 (6)

数据窗口—泄漏和分辨率带宽 (12)

快速傅立叶变换 (FFT) 分析 (14)

时域显示 (16)

总结 (17)

矢量调制分析 (18)

简介 (18)

矢量调制和数字调制概况 (19)

数字射频通信系统概念 (23)

VSA 数字调制分析概念和操作理论 (26)

灵活定制的或用户定义的解调 (27)

解调分析 (31)

测量概念 (32)

模拟调制分析 (36)

总结 (38)

其他资源 (39)

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矢量信号分析本应用指南是关于矢量信号分析(Vector Signal Aanlysis) 的入门读物。本

节将讨论 VSA 的测量概念和操作理论 ; 下一节将讨论矢量调制分析，特别是

数字调制分析。

模拟扫描调谐式频谱分析仪使用超外差技术覆盖广泛的频率范围 ; 从音

频、微波直到毫米波频率。快速傅立叶变换 (FFT) 分析仪使用数字信号处理

(DSP) 提供高分辨率的频谱和网络分析。如今宽带的矢量调制 ( 又称为复调制

或数字调制 ) 的时变信号从 FFT 分析和其他 D SP 技术上受益匪浅。VSA 提供快

速高分辨率的频谱测量、解调以及高级时域分析功能，特别适用于表征复杂

信号，如通信、视频、广播、雷达和软件无线电应用中的脉冲、瞬时或调制

信号。

图 1 显示了一个简化的 VSA 方框图。VSA 采用了与传统扫描分析截然不

同的测量方法 ; 融入 FFT 和数字信号处理算法的数字中频部分替代了模拟中频

部分。传统的扫描调谐式频谱分析是一个模拟系统 ; 而 VSA 基本上是一个使

用数字数据和数学算法来进行数据分析的数字系统。VSA 软件可以接收并分

析来自许多测量前端的数字化数据，使您的故障诊断可以贯穿整个系统框图。

图 1. 矢量信号分析过程要求输入信号是一个被数字化的模拟信号，然后使用 D SP 技术处理

并提供数据输出 ; FFT 算法计算出频域结果，解调算法计算出调制和码域结果。

VSA 的一个重要特性是它能够测量和处理复数数据，即幅度和相位信息。

实际上，它之所以被称为“矢量信号分析”正是因为它采集复数输入数据，

分析复数数据，并输出包含幅度和相位信息的复数数据结果。矢量调制分析

执行测量接收机的基本功能。在下一个节“矢量调制分析”中，您将了解到

矢量调制与检波的概念。

在使用适当前端的情况下，VSA 可以覆盖射频和微波频段，并能提供额

外的调制域分析能力。这些改进可以通过数字技术来实现，例如模拟-数字

转换，以及包含数字中频 (IF) 技术和快速傅立叶变换 (FFT) 分析的 D SP。

因为要分析的信号变得越来越复杂，最新一代的信号分析仪已经过渡到

数字架构，并且往往具有许多矢量信号分析和调制分析的能力。有些分析仪

在对信号进行放大，或进行一次或多次下变频之后，就在仪器的输入端数字

化信号。在大部分现代分析仪中，相位连同幅度信息都被保留以进行真正的

矢量测量。另一方面，其它的前端如示波器和逻辑分析仪等对整个信号进行

数字化，同时也保留了相位和幅度信息。VSA 无论作为合成的测量前端的一

部分，还是单独在内部运行或在与前端相连的计算机上运行的软件，它的的

分析能力都依赖于前端的处理能力，无论前端是综合测量专用软件，还是。

VSA 测量优势矢量分析测量动态信号并产生复数数据结果

VSA 相比模拟扫描调谐分析有着独特的优势。一个主要的优势是它能够

更好地测量动态信号。动态信号通常分为两大类 : 时变信号或复数调制信号。

时变信号是指在单次测量扫描过程中，被测特性发生变化的信号(例如突发、

门限、脉冲或瞬时信号)。复数调制信号不能用简单的 AM、FM 或 PM 调制单

独描述，包含了数字通信中大多数调制方案，例如正交幅度调制 (QAM)。

图 2. 扫描调谐分析显示了一个窄带 IF 滤波器对输入信号的瞬时响应。矢量分析使用 FFT 将

大量时域采样转换到频域频谱。

传统的扫描频谱分析1实际上是让一个窄带滤波器扫过一系列频率，按

顺序每次测量一个频率。对于稳定或重复信号，这种扫描输入的方法是可行

的，然而对扫描期间发生变化的信号，扫描结果就不能精确地代表信号了。

还有，这种技术只能提供标量 ( 仅有幅度 ) 信息，不过有些信号特征可以通过

进一步分析频谱测量结果推导得出。

VSA 测量过程通过信号“快照”或时间记录，然后同时处理所有频率，

以仿真一系列并联滤波器从而克服了扫描局限。例如，如果输入的是瞬时信

号，那么整个信号事件被捕获 ( 意味着该时刻信号的所有信息都被捕获和数

字化 ); 然后经过 FFT 运算，得出“瞬时”复数频谱对频率的关系。这一过程

是实时进行的，所以就不会丢失输入信号的任何部分。基于这些，VSA 有时

又称为“动态信号分析”或“实时信号分析”。不过， VSA 跟踪快速变化的

信号的能力并不是无限制的。它取决于 VSA 所具有的计算能力。

VSA缩短测量时间

并行处理为高分辨率 ( 窄分辨率带宽 ) 测量带来另一个潜在的优势：那就

是更短的测量时间。如果你曾经使用过扫描调谐频谱分析仪，就会知道在较

小小频率扫宽下的窄分辨率带宽 (RBW) 测量可能非常耗时。扫描调谐分析仪

对逐点频率进行扫描的速度要足够慢以使模拟分辨率带宽滤波器有足够的建

立时间。与之相反，VSA 可以一次性测量整个频率扫宽。不过，由于数字滤

波器和 D SP 的影响，VSA 也有类似的建立时间。与模拟滤波器相比，VSA 的

扫描速度主要受限于数据采集和数字处理的时间。但是，VSA 的建立时间与

模拟滤波器的建立时间相比通常是可以忽略不计的。对于某些窄带测量，

VSA 的测量速度可以比传统的扫描调谐分析快 1000 倍。

在扫描调谐频谱分析中，扫描滤波器的物理带宽限制了频率分辨率。

VSA 没有这一限制。VSA 能够分辨间隔小于100μHz 的信号。VSA 的分辨率通

常受限于信号和测量前端的频率稳定度，以及在测量上希望花费的时间的限

制。分辨率越高，测量信号所需要的时间 ( 获得要求的时间记录长度 ) 就越长。

时间捕获是信号分析和故障诊断的有利工具

另一个极为有用的特性是时间捕获能力。它使你可以完整无缺地记录下

实际信号并在以后重放，以便进行各种数据分析。捕获的信号可用于各种测

量。例如，捕捉一个数字通信的发射信号，然后既进行频谱分析也进行矢量

调制分析，以测量信号质量或识别信号缺损。

1. 欲了解关于频谱分析的更多信息，请参见安捷

伦应用指南 150《Spectrum Analysis Basics ( 频

谱分析基础 ) ( 英文版5952-0292EN，中文版

5952-0292CHCN)。

DSP 提供一体化的多域测量

使用数字信号处理 (D SP) 还带来其它优势；它可以同时提供时域、频域、调制域和码域的测量分析。集这些能力于一身的仪器更有价值，它可改善测量质量。VSA 的 FFT 分析使你可以轻松和准确地查看时域和频域数据。DSP 提供了矢量调制分析，其中包括模拟和数字调制分析。模拟解调算法可提供与调制分析仪类似的 AM、FM 和 PM 解调结果，使您可以看到幅度、频率和相位随时间变化的曲线图。数字解调算法可适用于许多数字通信标准 ( 例如GSM、cdma2000?、WiMAX TM、LTE 等)的广泛的测量，并获得许多有用的测量显示和信号质量数据。

很明显 VSA 提供了许多重要的优势，当配合使用合适的前端时，还可以提供更多、更大的优势。例如，当 VSA 与传统的模拟扫描调谐分析仪结合使用时，可提供更高的频率覆盖率和更大的动态范围测量能力 ; 与示波器结合使用时，可提供宽带分析 ; 与逻辑分析仪结合使用时，可探测无线系统中的FPGA 和其它数字基带模块。

VSA 测量

概念和操作理论

如前所述，VSA 本质上是一个数字系统，它使用 D SP 进行 FFT 频谱分析，使用解调算法进行矢量调制分析。FFT 是一种数学算法，它对时间采样数据提供时域－频域的转换。模拟信号必须在时域中被数字化，再执行 FFT 算法计算出频谱。从概念上说，VSA 的实施是非常简单直接的 : 捕获数字化的输入信号，再计算测量结果。参见图3。不过在实际中，必须考虑许多因素，才能获得有意义和精确的测量结果。( 关于 FFT 分析的更多信息，参见本应用指南结尾处的“其它资源”部分。)

图 3. 1 kHz FFT 分析举例 : 先数字化时域信号，再使用 FFT 将其转换到频域

如果你熟悉 FFT 分析，就知道 FFT 算法针对所处理的信号有几点假设条件。算法不校验对于所给输入这些假设是否成立，这就有可能产生无效的结果，除非用户或仪器可以验证这些假设。

图 1 为一般的 VSA 系统方框图。在 D SP 过程中，不同的环节可能使用不同的功能。图 4 显示了安捷伦一般使用的技术图。VSA 测量过程包括这些基本阶段:

测量前端

1. 包括频率转换的信号调整。基于所使用的前端硬件，可能需要和/或可以使用不同的信号调整步骤。

2. 模数转换器

3. 正交检波

VSA 软件

4. 数字滤波和重采样

5. 数据窗口

6. FFT 分析 ( 对于矢量调制，由解调模块替代模块 5 和 6)

测量过程的第一个阶段称为信号调整。这个阶段包括几个重要的功能，对信号进行调整和优化，以便于模拟-数字转换和 FFT 分析。第一个功能是AC 和 D C 耦合。如果您需要移除测量装置中无用的 D C 偏置，就必须使用这一项。接下来信号被放大或衰减，以达到混频器输入的最佳信号电平。混频器阶段提供信号频率的转换或射频到中频的下变频，并将信号最后混频为中频。这一操作与扫描调谐分析中的超外差功能相同，将 FFT 分析能力扩展到微波频段。实际上，要获得最后的中频频率，可能需要经过多个下变频阶段。有些信号分析仪提供外部 IF 输入能力 ; 你可以通过提供自己的 IF，延展 VSA 的频率上限范围，从而与自己提供的接收机相匹配。

图 4. 简化的方框图显示了射频硬件前端和矢量信号分析软件。

信号调整过程的最后阶段是预防信号混叠，它对于采样系统和 FFT 分析极为重要。抗混叠滤波执行这一功能。如果 VSA 测量没有对混叠做出足够的预防，那么它可能会显示不属于原始信号的频率分量。采样定律告诉我们，如果信号采样速率大于信号中最高频率分量的两倍，被采样的信号就可以被准确重建。最低的可接受的采样率称为奈奎斯特 (Nyquist) 采样率。因此，

?s > 2 (?max)

其中?

s

= 采样率

?max = 最高频率分量

如果违反了采样定律，就会得到“混叠的”错误分量。因此，为了预防所给最大频率出现混叠结果，在 1/2 采样率以上不能有太大的信号能量。图5 显示了一组采样点，适合两种不同的波形。频率较高的波形违反了采样定律。除非使用抗混叠滤波器，否则这两个频率在进行数字处理时将会混淆。

为了预防混叠，必须满足两个条件:

1. 进入数字转换器/采样器的输入信号必须是带限的。换句话说，必须存在

一个最大频率(?

max

)，没有任何频率分量高于这个频率。

2. 必须以符合采样定律的速率对输入信号进行采样。

解决混叠问题的方案看起来很简单。首先选择前端硬件将要测量的最大

频率(?

max )，然后确保采样频率(?

s

) 是该最大频率的两倍。这个步骤满足了条

件2，并确保 SA 软件能够对感兴趣的频率进行精确分析。接下来插入低通滤

波器 ( 抗混叠滤波器)，以去除高于?

max

的所有频率，从而确保除了感兴趣的频率进行测量以为，其它频率都被排除。这个步骤满足条件1，并确保对信

号的带宽进行了限制。

图 5. 混叠分量出现在信号进行欠采样时。无用的频率出现在其它 ( 基带 ) 频率的混叠下。

有两个因素会导致简单的抗混叠方法复杂化。第一个也是最容易解决的因素是，抗混叠滤波器的滚降 (roll off) 速率是有限的。如图 6 所示，在实际滤波器的通带和截止带之间有一个过渡带。这个过渡带中的频率可能产生混叠。为了避免这些混叠分量，滤波器的截止频率必须低于 理论频率上限 ?s /2 。解决这个问题的简单办法是使用过采样 ( 以高于 Nyquist 采样率的速率进行采样 )。使采样频率略高于 ?max 的两倍，也就是截止带实际开始频率的两倍，而不是要测量的频率的两倍。许多 VSA 的实现都使用保护带以防止显示混叠的频率分量。FFT 计算超出 50% ?s ( 相当于 ?s /2) 的频谱分量。保护带大约在 ?s 的 40% 至 50% ( 或 ?s /2.56 至 ?s /2) 之间并且没有显示，因为它可能被混叠分量破坏。不过当 VSA 软件进行逆 FFT 运算时，在保护带中的信号用于提供最精确的时域结果。高滚降率滤波器再结合保护带，会抑制潜在的混叠分量，并将它们衰减到远低于测量前端的底噪。

另一个致使混叠预防 ( 有限的频率分辨率 ) 复杂化的因素解决起来难得多。首先，为宽频扫宽 ( 高采样率 ) 设计的抗混叠滤波器不适用于测量小分辨率带宽，原因有二个 : 一是需要极大的样本数量 ( 内存分配 )，二是需要惊人的 FFT 计算量 ( 长测量时间 )。例如，当采样率为 10 MHz 时，一个 10 Hz 分辨率带宽的测量将需要超过 100 万点的 FFT ，也就是需要使用巨大容量的存储器和极长的测量时间。这是不可接受的，因为小分辨率带宽的测量能力是 VSA 的一大优势。

提高频率分辨率的一个方法是减小 ?s ，但代价是 降低了 FFT 的频率上限，也就是最终分析仪的带宽。不过，这仍不失为一个好方法，因为它允许你控制测量分辨率和频率范围。当采样率降低时，抗混叠滤波器的截止频率也必须降低，否则就会发生混叠。一种可能的解决方案是对每个扫宽提供一个抗混叠滤波器，或提供一个可选择截止频率的滤波器。使用模拟滤波器实现这种方案的困难很多，而且成本高昂，但是有可能通过 D SP 以数字形式添加额外的抗混叠滤波器。

图 6. 抗混叠滤波器衰减高于 ?s /2 的信号。屏幕上不显示介于 40% 至 50% ?s 之间的保护带。

数字抽取滤波器和重采样算法提供了频率分辨率受限制问题的解决方法。 Agilent VSA 软件中就使用了这种方法。数字抽取滤波器和重采样执行必要的操作以允许改变扫宽和分辨率带宽。数字抽取滤波器同时降低采样率并

; 输出该滤波限制信号的带宽 ( 提供混叠预防)。输入数字滤波器的采样率为?

s

/n，其中“n”是抽取因子，为整数值。类似的，输入滤波器的采样率为?

s

器的带宽为“BW”，输出滤波器的带宽为“BW/n”。许多实现过程执行二进制抽取 ( 采样率按 1/2 的速度降低)，这意味着采样率按 2 的整数幂改变，即步进值为 1/(2n) (1/2、1/4、1/8......)。通过“除以2n”得出的频率扫宽称为基数扫宽。由于减少了 D SP 操作，通常在基数扫宽上进行的测量比在任意扫宽上进行的测量要快。

抽取滤波器允许采样率和扫宽以 2 的幂次改变。要获得任意扫宽，采样率必须是无限可调的。这由抽取滤波器之后的重采样或插值滤波器来完成。关于重采样和插值算法的详细信息，参见本应用指南结尾处的“其它资源”部分。

尽管数字重采样滤波器在降低采样率的同时提供了混叠的预防，模拟抗混叠滤波器仍然是必要的，因为数字重采样滤波器本身也是一个被采样系统，

上，保护最宽频率扫宽上必须被防止出现混叠。模拟抗混叠滤波器运行于?

s

的分析。在模拟滤波器之后的数字滤波器，为较窄的、用户定义的扫宽提供抗混叠能力。

当抗混叠涉及带限信号，并使用示波器作为 VSA 软件前端时，还必须采取额外的预防措施。更多信息参见本应用指南结尾处的“其它资源”部分。

下一个限制小分辨率带宽分析的复杂因素来源于 FFT 算法自身的本质特性 ; FFT 实质上是一个基带转换。这意味着 FFT 频率范围从 0 Hz ( 或 D C) 开始，

/2) 结束。在小频段需要被分析的测量情况中，这可一直到某个最大频率(?

s

能是一个重大限制。例如，如果测量前端的采样率为 10 MHz，频率范围将/2)。如果时间样本数量 (N) 为 1024，那么频率分辨率将从 0 Hz 到 5 MHz (?

s

/N)。这意味着接近 9.8 kHz 的频率可能无法分辨。

为 9.8 kHz (?

s

如前所述，您可以通过改变采样率来控制频率扫宽，但是由于扫描范围的起始频率是 D C，所以分辨率仍然受到限制。频率分辨率可以任意提高，但是付出的代价是最高频率的降低。这些限制的解决方法是带宽选择分析，又称为“缩放操作”或“缩放模式”。缩放操作使您可以在保持中心频率不变的情况下减小频率扫宽。这点非常有用，因为你可以分析和查看远离 0 Hz 的小频率分量。缩放操作允许你将测量焦点放在测量前端频率范围内的任意频率点处 ( 图 7)。

缩放操作是一个数字正交混频、数字滤波和抽取重采样的过程。感兴趣

) 上的复数正弦波与相混频，从而使频率的频率扫宽与缩放扫宽中心频率(?

z

扫宽下变频到基带 ; 然后针对该特定扫宽对信号进行滤波和抽取重采样，移除所有带外频率。这就是在 IF ( 或基带 ) 上的频带转换信号，有时称为“缩放时间”或“IF 时间”。也就是说，它是信号的时域表示应为它出现在接收机的中频带。在本章结尾的“时域显示”部分我们将对缩放测量做进一步讨论。

图 7. 频带选择分析 ( 或缩放模式 ): (a) 被测宽带信号，(b) 被测信号的频谱，(c) 选择的缩放扫宽和中心频率，(d) 数字 LO 频谱 ( 位于缩放中心频率处)，(e) 频率扫宽下变频到基带，(f) 显示频谱注释经过调整，以显示正确的扫宽和中心频率

样本存储器

数字抽取滤波器的输出代表的是带宽受限的数字化的模拟时域输入信号。这个数字数据流被捕获到样本存储器中 ( 图 4)。样本存储器是一个循环的 FIFO ( 先进先出 ) 的缓存器，它收集单个的数据采样，形成被称作时间记录的数据块，再由 D SP 进行进一步数据处理。填充时间记录所需的时间长度与并联滤波器分析中的初始建立时间类似。样本存储器所收集的时间数据是用来产生各个测量结果 ( 无论是频域、时域或调制域 ) 的基础数据。

时域数据校正

为了提供更精确的数据结果，VSA 软件通过均衡滤波器进行时间数据校正。在矢量分析中，时间数据的精度非常重要。它不仅是所有解调测量的基础，还直接用于诸如瞬时功率随时间变化的测量中。时间数据校正是创建接近理想的频带限制信号过程中的最后一步。虽然数字滤波器和重采样算法提供了任意带宽 ( 采样率和扫宽 ) 的支持，但是时域校正决定信号路径的最后通带特性。如果模拟和数字信号路径是理想的，那么就没有必要进行时域校正。时域校正起均衡滤波器的作用，以补偿通带内的缺损。这些缺损来源于多处。射频部分中的 IF 滤波器、模拟抗混叠滤波器、抽取滤波器和重采样滤波器都会对所选扫宽内的通频段纹波和相位非线性特性有所贡献。

在设计均衡滤波器时，首先要基于测量前端的配置，从自校准数据中提取关于模拟信号路径的信息。使用这些数据产生频域校正输出显示结果。一旦计算出模拟校正矢量，结果将被修改以便把抽取和重采样滤波器的影响包括在内。

最后频率响应的计算在选定了扫宽后进行，因为它决定了抽取滤波阶段的数量和重采样率。复合的校正矢量充当适用于时间数据的数字均衡滤波器的设计基础。

FFT 假设将要处理的信号从一个时间记录到另一个是周期性的。但大部分信号不是按时间记录周期重复的，两个时间记录之间会出现不连续。因此，这个 FFT 假设条件对大多数测量是无效的，必须假设存在不连续性。如果信号不是按时间记录周期重复，那么 FFT 将不能准确估算频率分量。最终的效果是产生所谓的“泄漏”现象，就是能量从单一频率扩散到一段广泛的频率上。模拟扫频调谐信号分析在扫描速度对于滤波器带宽来说太快时将产生类似的幅度和扩散误差。

数据窗是解决泄漏问题的一个常用方法。FFT 并不是误差的起因，它能够对时间记录中的信号生成“精确”的频谱。导致误差的罪魁祸首是时间记录之间的非周期性信号特性。数据窗使用窗功能修改时域数据使其变成按时间记录为周期。实际上，它强迫波形在时间记录的两端变成零。这由给时间记录乘以加权的窗函数来实现。窗对时域中的数据进行变形，以改善其在频域中的精度。参见图 8。数据窗口 —泄漏和分辨率带宽

图 8. 窗功能通过修改时域波形，减少频域中的泄漏误差。

Agilent 89600B VSA 基于用户选定的测量类型假设用户的优先考虑情况，自动选择适合的窗滤波器。不过，如果希望手动改变窗类型，你可以从几种内置的窗类型中选择。每个窗功能及其相关的 RBW 滤波器形状拥有各自的优势和劣势。某窗类型可能改善了幅度精度并减少了“泄漏”，但代价却是减小了频率分辨率。因为每种窗类型产生不同的测量结果 ( 差异大小取决于输入信号的特性以及触发方式 )，所以你需要针对所进行的测量谨慎选择适合的窗类型。表 1 总结了四种常见的窗类型及其用途。

表 1. 常见的窗类型和用途

表 2. 归一化的 ENBW

值

窗滤波器对分辨率带宽的影响

在传统的扫频调谐分析中，最后的 IF 滤波器决定了分辨率带宽。在 FFT 分析中，窗类型决定了分辨率带宽滤波形状。窗类型和时间记录长度决定了分辨率带宽滤波的宽度。因此，对于给定的窗口类型，分辨率带宽的改变将直接影响时间记录长度。反之，时间记录长度的改变也会导致分辨率带宽变化，如下式所示 :

RBW = 归一化的 ENBW/T

其中 ENBW = 等效噪声带宽

RBW = 分辨率带宽

T = 时间记录长度

等效噪声带宽 (ENBW) 是窗口滤波器与理想矩形滤波器进行比较的因数。它等效于通过与窗口滤波器相同数量 ( 功率 ) 白噪声时矩形滤波器的带宽。表 1-2 列出了几种窗类型的归一化 ENBW 值。ENBW 等于归一化的 ENBW 除以时间记录长度。例如，0.5 秒时间记录长度的汉宁窗的 ENBW 为 3 Hz (1.5 Hz-s/0.5 s)

。

快速傅立叶变换(FFT) 分析

信号现在已经准备好进行 FFT 变换。FFT 是针对记录以特殊方式处理采样数据的算法。FFT 不像 AD C 转换那样对每个数据采样进行处理，而是等到获得一定数量的样本 (N) ( 称为时间记录 ) 之后，再将整个数据块进行转换。参见图9。换句话说，在 FFT 中，输入是 N 个样本的时间记录，输出是 N 个样本的频谱。

FFT 的速度取决于对称性或未落入限定的 2 的 N 次方的重复采样值。FFT 分析的典型记录长度为 1024 (210) 个采样点。FFT 生成的频谱在采样频率?s/2 ( 这个值称为“折叠频率”，??) 两侧对称。因此，输出记录的前半段包含的是冗余信息，所以只有后半段被保留，即采样点 0 至 N/2。这表明输出记录的有效长度为 (N/2) + 1。必须给 N/2 加 1，因为 FFT 包含零点线，输出从 0 Hz 至 N/2 Hz 的结果。这些都是包括幅度和相位信息的复数数据点。

理论上，FFT 算法输出的是从 0 Hz 到?

?

范围内的 (N/2) +1 个频率点。不过实际中，因为需要使用预防混叠的保护带，所以通常不是所有点都被显示出

来。如上所述，保护带 ( 大约在?

s

的 40% 至 50% 之间 ) 不显示，因为它可能被混叠分量破坏。例如，对于记录长度为 2048 的样本，会产生 1025 个唯一的复数频率点，而实际上只有 801 个频率点会被显示出来。

图 9. FFT 的基本关系

这些频域点被称为“线 (line)”或“点 (bin)”，通常编号从 0 到 N/2 。这些点相当于一组滤波器分析中的单独的滤波器/ 检波器输出。点 0 包含输入信号中的 D C 电平，称为 D C 点。这些点在频率上的间割是相通的，频率步长(?f) 是测量时间记录长度 (T) 的倒数，即?f = 1/T。时间记录长度 (T) 由采样

率 (?

s )和时间记录中的采样点数 (N) 来确定 : T = N/?

s

。每个点的频率(?

n

) 如下:?n = n?s/N

其中，n 为点数

最后一个点包含最高频率?

s /2。因此 FFT 的频率范围从 0 Hz 到?

s

/2。注

意 FFT 最高的频率范围不是 FFT 算法的频率上限?

max

，并且可能不同于最高的点频率。

实时带宽

因为 FFT 分析在获得至少一个时间记录之前不能计算出有效的频域结果，所以时间记录长度决定了初始测量花费的时间。例如，使用 1 kHz 扫宽的 400 线测量需要 400 ms 的时间记录 ; 3200 线测量需要 3.2 s 的时间记录。捕获的数据时间长度与 FFT 计算引擎的处理速度无关。

在时间记录被捕获之后，处理速度成为一个问题。计算 FFT、调整格式和显示数据结果所用的时间长短决定了处理的速度和显示更新的速率。处理速度的重要性体现在两个方面。首先，高处理速度意味著总测量时间缩短。其次，处理速度决定了测量动态信号的能力。它的性能指标是实时带宽(RTBW)，即在不丢失输入信号的任何事件的情况下，可以连续处理的最大频率扫宽。

图 10. (a) 当 FFT 处理时间 ≤ 时间记录长度时，处理是“实时”的；没有数据丢失。(b) 如果FFT 处理时间 > 时间记录长度，那么输入数据会丢失。

RTBW 是 FFT 处理时间等于时间记录长度的频率扫宽。从一个时间记录结束到下一个时间记录开始之间没有间隔。参见图 10。如果增加扫宽到超过实时带宽，记录长度就会变得小于 FFT 处理时间，那么时间记录不再是连续的，有些数据将会丢失。这在 RF 测量中很常见。不过注意，时间捕获的数据是实时的，因为所有时间样本都直接传输到可用的存储器中，而没有数据的丢失。

时域显示VSA 允许你查看和分析时域数据。所显示的时域数据看上去与示波器的

显示相似，但是你需要知道正在查看的数据可能是非常不同的。时域显示的

是恰好在 FFT 处理之前的时间数据。参见图4。 VSA 可以提供两个测量模式 :

基带模式和缩放模式。基于测量模式，你所看到的时域数据将有很大差别。

基带模式提供类似于你在数字示波器上看到的时间数据结果。就像传统

的数字信号示波器 (D SO)，VSA 以 0 时间和 0 Hz (D C) 为参考提供实值时间数据。

不过在 VSA 上轨迹轨迹可能出现失真，特别是在高频情况下。这是因为 VSA

采样率的选择基于优化 FFT 分析，在最高频率下每周期可能只有 2 或 3 次采样；

这对于 FFT 非常有利，但是对于观察就不是很适合了。相反，DSO 是针对时

域分析优化，对输入通常进行过采样。而且，DSO 可以提供额外的信号重建

处理能力，使 D SO 能够更好地显示实际输入信号的时域表示。此外在最大扫

宽下，由于抗混叠滤波器突然的频率截止，有些信号 ( 特别是方波和瞬时信

号 ) 可能会出现过大的失真或振铃 (ringing) 现象。从这个意义上说，DSO 适合

采样率和时域的显示，而不适合功率精度和动态范围的显示。

在缩放 ( 或频段可选择 ) 模式中，你观察到的是经过混频和正交检波后的

时间波形。特别地，所看到的时间数据是经过许多步骤处理的最后结果，基

于具体的中心频率和扫宽，这些步骤可能包括模拟下变频、IF 滤波、数字正

交混频和数字滤波/重采样。结果是一个带宽受限的包括实部和虚部分量复

数波形，并且在大多数情况下，它看起来与在示波器上的显示不一样。对于

某些用途来说，这可能是非常有价值的信息。例如，它可以解释为“IF 时间”，

使用示波器通过在探测接收机 IF 频段中探测而进行测量的时域信号。

数字 LO 和正交检波算法执行缩放测量功能。在缩放测量中，所选的频

率扫宽经过下变频到指定的中心频率(?

center

) 的基带上。要完成它，首先数字

LO 频率被赋予?

center

值。接着输入信号被正交检波 ; 使用测量扫宽中心频率的

正弦和余弦 ( 正交 ) 进行相乘或混频。结果是以?

center

为参考，相位仍与零时触

发相关的复数(实部和虚部)时域波形。请记住，混频过程的结果分量是频

率的和与差(信号 -?

center 和信号 +?

center

)。因此使用低通滤波器对数据进行进

一步处理，只选择出不同的频率。如果载波频率 (?

carrier

) 等于? 中心，那么调制结果是以 0 Hz 为中点的正和负频率边带。不过，频谱显示上的标识是正确的中心频率和边带频率值。

图 11 显示了 13.5 MHz 正弦波在基带带模式和缩放模式下的测量。两个模

式测量的扫宽均为 36 MHz，起始频率为 0 Hz。频率点的数量设置为 401。左侧

时间轨迹轨迹显示的真实周期约为 74 ns (1/13.5 MHz)的正弦波。右侧时间轨

迹轨迹显示了一个周期为 222.2 ns (1/4.5 MHz) 的正弦波。这个 4.5 MHz 正弦波

是 VSA 算法中的中心频率 18 MHz 与输入信号 13.5 MHz 之差。

f c=18 MHz

13 MHz

4.5 MHz

n

47

T

=

S

S

n

2.222

T

=

图 11. 基带和缩放时间数据

总结本节介绍了矢量信号分析 (VSA) 的操作理论和测量概念的入门知识。贯

穿分析了整个系统方框图，并逐一说明了每个功能以及与 FFT 测量过程的关

系。你可以看到，VSA 的实现与传统的模拟扫频调谐信号分析有很大差异。

VSA 基本上是一个包含全数字 IF、DSP 和 FFT 分析的数字系统，它提供时域、

频域、调制域和码域信号分析能力的测试与测量解决方案。

本章介绍了 VSA 的频谱分析能力，它通过 FFT 分析来实现。还介绍了 FFT

测量理论与分析过程的基础知识。矢量分析测量概念和解调框图 ( 包括数字

和模拟调制分析 ) 将在“矢量调制分析”章节中详细说明。

本应用指南的第一部分介绍了矢量信号分析 (VSA) 的初步知识，并讨论了 VSA 测量的概念和操作理论。该部分还描述了 VSA 的频域，通过快速傅立叶变换 (FFT) 分析实现的频谱分析测量能力。本章介绍 VSA 的矢量调制分析和

数字调制分析测量能力。某些扫频调谐频谱分析仪也能通过使用另外的数字无线专用软件来提供数字调制分析。然而，VSA 通常在调制格式和解调算法配置等方面提供更大的测量灵活性，并提供更多的数据结果和轨迹轨迹显示。本章中描述的基本的数字调制分析概念也同样适用于使用额外数字调制分析软件的扫频调谐分析仪。

VSA 真正的威力在于它测量和分析矢量调制信号和数字调制信号的能力。矢量调制分析是指测量具有实部和虚部分量的复信号。

矢量调制分析提供一个重要的测量工具就是模拟调制分析。例如，Agilent 89600B VSA 软件提供了模拟调制分析，并且可以像调制分析仪一样产生 AM 、FM 和 PM 解调结果，允许你查看幅度、频率和相位随时间变化的曲线图。这些额外的模拟解调能力可以用来对数字通信发射机中的特殊问题进行故障诊断。例如，相位解调经常用于在特殊 LO 频率上不稳定性问题的故障分析。

由于数字通信系统使用复信号 (I-Q 波形 )，所以需要使用矢量调制分析功能来测量数字调制信号。但是矢量调制分析还不足以测量今天复杂的数字调制信号。你还需要数字调制分析。数字调制分析用来将射频调制载波信号解调为其复数分量 (I-Q 波形 )，之后你可以应用数字和可视化工具快速识别和定量分析 I-Q 波形的缺损。数字调制分析可以检波和恢复数字数据比特。

数字解调还提供了调制质量测量。使用于 Agilent VSA 的技术 ( 在本节后面讨论 ) 可以显示非常细微的信号变化，并最终将其转化为信号质量信息。而这些是传统的调制质量测量方法无法提供的。各种显示格式和能力用来查看基带信号特性并分析调制质量。VSA 提供传统的显示格式，例如 I-Q 矢量图、星座图、眼图和网格图。符号 / 误差汇总表显示了实际恢复的比特和有价值的误差数据，例如误差矢量幅度 (EVM)、幅度误差、相位误差、频率误差、rho 和 I-Q 偏置误差。其它显示格式，例如幅度 / 相位误差对时间、幅度 / 相位误差对频率或均衡，允许你进行频率响应测量和群时延测量，或查看码域结果。VSA 提供的显示格式和测量能力还有许多，这些仅仅是一部分代表。各种功能的可用性取决于分析能力以及将要测量的数字调制格式类型。

矢量调制分析

简介VSA 的数字调制方案提供对多种数字通信标准，例如 GSM 、EDG 、W-CDMA 和 cdma2000 以及其它数字调制格式，比如 LTE 、WLAN 和 WiMAX ，包括 MIMO 信号的测量支持。这些信号比我们在这里将要考察的简单信号复杂得多。测量可能是连续载波或脉冲载波 ( 例如 TD MA)，可以贯穿整个数字通信系统方框图，对基带、IF 和射频位置进行测量。不需要外部滤波、相关载波信号或符号时钟计时信号。Agilent VSA 中的数字解调通用算法还允许你测量非标准格式的信号，针对定制的测试和分析改变用户定义的数字测量参数。

本章接下来的部分将介绍其它一些概念，帮助你更好地理解矢量调制分析、数字调制分析和模拟调制分析。

我们先回顾一下矢量调制和数字调制。特别注意，虽然调制器和解调器两个术语含有硬件的意思，但是基于软件的 VSA ，实际上是基于 D SP 的软件

在执行调制 / 解调的。数字调制是无线、卫星和地面通信行业中使用的一个术语，指数字状态由载波相对相位和 / 或幅度表示的一种调制。虽然我们讨论的是数字调制，但是应记住这种调制并不是数字的，而真正是模拟的。调制是按照调制 ( 基带 ) 信号的幅度变化成比例地改变载波的幅度、频率或相位。参见图 12。在数字调制中，基带调制信号是数字式的，而调制过程不是数字的。

矢量调制和

数字调制概况

图 12. 在数字调制中，信息包含在载波的相对相位、频率或幅度中

基于具体的应用，数字调制可以同时或单独改变幅度、频率和相位。这类调制可以通过传统的模拟调制方案，例如幅度调制 (AM)、频率调制 (FM) 或相位调制 (PM) 来完成。不过在实际系统中，通常使用矢量调制 ( 又称为复数调制或 I-Q 调制

) 作为替代。矢量调制是一种非常强大的调制方案，因为它可生成任意的载波相位和幅度。在这种调制方案中，基带数字信息被分离成两个独立的分量 : I ( 同相 ) 和 Q ( 正交 ) 分量。这些 I 和 Q 分量随后组合形成基带调制信号。I 和 Q 分量最重要的特性是它们是独立的分量 ( 正交 )。在下面的讨论中你将进一步了解 I 和 Q 分量，以及数字系统使用它们的原因。

图 13. 数字调制 I-Q 图

理解和查看数字调制的简单方法是使用图 13 所示的 I-Q 或矢量图。在大多数数字通信系统中，载波频率是固定的，因此只需考虑相位和幅度。未经调制的载波作为相位和频率参考，根据调制信号与载波的关系来解释调制信号。相位和幅度可以作为 I-Q 平面中的虚线点在极坐标图或矢量坐标图中表示。参见图 13。I 代表同相位 ( 相位参考 ) 分量，Q 代表正交 ( 与相位相差90 °)分量。你还可以将同相载波的某具体幅度与正交载波的某具体幅度做矢量加法运算，来表示这个点。这就是 I-Q 调制的原理。

将载波放入到 I-Q 平面预先确定的某个位置上，然后发射已编码信息。每个位置或状态 ( 或某些系统中状态间的转换 ) 代表某一个可在接收机上被解码的比特码型。状态或符号在每个符号选择计时瞬间 ( 接收机转换信号时)在 I-Q 平面的映射称为星座图。参见图 14。一个符号号代表一组数字数据比特 ; 它们是所代表的数字消息的代号。每个符号号包含的比特数即每符号号比特数 (bpsym) 由调制格式决定。例如，二进制相移键控 (BPSK) 使用 1 bpsym，正交相移键控 (QPSK) 使用 2 bpsym，而 8 相移键控 (8PSK) 使用 3 bpsym。理论上，星座图的每个状态位置都应当显示为单个的点。但由于系统会受到了各种损伤和噪声的影响，会引起这些状态发生扩散 ( 每个状态周围有分散的点呈现)。图 14 显示了 16 QAM 格式 (16 正交幅度度调制 ) 的星座图或状态图 ; 注意，此时有 16 个可能的状态位置。该格式使用 4 比特数据串，编码为单个幅度度/相位状态或符号号。为了产生这一调制格式，基于被传输的代码，I 和 Q 载波都需采用 4 个不同的幅度度电平。

图 14. 星座图中的每个位置或状态代表一个具体的比特码型 ( 符号号) 和符号号时间

在数字调制中，信号在有限数量的符号或状态中移动。载波在星座图各点间移动的速率称为符号率。使用的星座状态越多，给定比特率所需的符号率就越低。符号率十分重要因为它代表了传输信号时所需的带宽。符号号率越低，传输所需的带宽就越小。例如，前面提到过的 16 QAM 格式使用每符号号 4 比特的速率。如果无线传输速率为 16 Mbps，则符号率 = 16 (Mbps) 除以 4 比特即 4 MHz。此时提供的符号号率是比特率的四分之一和一个更高效的传输带宽 (4 MHz 相对 16 MHz)。关于数字调制的更多信息，参见本应用指南结尾处的其它资源。

AGILENT 最先进的网络分析仪

超越S参数测试 -安捷伦科技最先进的矢量网络分析仪PNA-X David Ballo 产品销售工程师，安捷伦科技 无论在研发还是在生产制造中，工程师们在测试射频元件时都面临许多重大挑战。在研发过程中，更快并以较少的重复工作来解决设计难题至关重要。生产制造过程中，需要在保持精度和最大产出率的同时，缩短测试时间和降低测试成本。 减缓压力的方法之一是使用灵活的高度综合的测试解决方案――如Agilent N5242A PNA-X微波网络分析仪。由于PNA-X的先进体系结构，它不仅提供卓越的性能和精度，而且还能针对超越与网络分析仪相关的传统散射参数（S参数）的各种测量进行配置。一些内置组件（如第二个信号源和宽带合路器）能对射频和微波器件，尤其是放大器、混频器和变频器的非线性特性进行非常精确的表征，让您对这些器件的性能有更加全面的了解。 确保精确的系统模拟 精确的幅度和相位测量对应用在现代化无线和航空/国防系统设备中的器件至关重要。在设计阶段，系统模拟需要高度精确的元件表征来保证系统满足其性能要求。在生产制造中，精确的测量验证每一个元件是否满足其公布的指标。 S参数在射频元件（如滤波器、放大器、混频器、天线、隔离器和传输线）测量中使用最为广泛。测量结果能确定射频器件在正向和反向传输信号时其以复数值（幅度和相位）表示的反射和传输性能。它们全面描述了射频元件的线性特性，这对全系统模拟来说是有很有必要的一部分，但要对全系统做更加完全的模拟时，仅仅进行S参数测试是不够的，诸如器件特性随频率变化而呈现出的幅度响应不平坦性或相位响应斜率的不恒定性等这些偏差都会引起严重系统性能下降。 器件的非线性特性也会造成系统性能的劣化。例如，如果放大器的驱动信号已经超过其线性工作的范围，则它将会出现增益压缩、调幅到调相（AM到PM）的转换及互调失真（IMD）。 核心测量概述 矢量网络分析仪（VNA）是测定元件特性最经常使用的仪器。传统VNA包含一个给被测器件（DUT）和多测量接收机提供激励的射频信号发生器，以测量信号在正向传输和反向传输时入射、反射和传输信号（图1）。信号源在固定功率电平进行扫频以测量S参数，而在固定频率上对其功率扫描，可以测量放大器的增益压缩和AM-PM转换。这些测量能测定线性和简单非线性器件的性能。

ZVB4矢量网络分析仪操作指导书

文件编号: 文件版本: A ZVB矢量网络分析仪操作指导书 V 1.0 拟制 _____________ 日期_______________ 审核 _____________ 日期_______________ 会审 _____________ 日期_______________ 批准 _____________ 日期______________ 生效日期：2006.10

操作规范： 使用者要爱护仪器，确保文明使用。 1、开机前确保稳压电源及仪器地线的正确连接。 2、 使用中要求必须佩戴防静电手镯。 3、 使用中不得接触仪器接头内芯（含连接电缆） 4、 使用时不允许工作台有较大振动。 5、 使用中不能随意切断电源，造成不正常关机。不能频繁开关机。 6、 使用射频电缆时不要用力大，确保电缆保持较大的弧度。用毕电缆接头上加接头盖。 7、 旋接接头时，要旋接头的螺套 ，尽量确保内芯不旋转。 8、 尽量协调、少用校准件。校准件用毕必须加盖放回器件盒。 9、 转接件用毕应加盖后放回盒中。 10、 停用时必须关机，关闭稳压电源。方可打扫卫生。 11、 无源器件调试必须佩戴干净的手套。 ______________________________________________________________________________

概述：1、本说明书主要为无源器件调试而做，涵盖了无源器件调试所需的矢量网络分析仪基本能，关于矢量网络分析仪的其它更进一步的使用，请参照仪器所附的使用说明书。 2、本说明书仅以ZVB4矢量网络分析仪为例，对其它型号矢量网络分析仪，操作步骤基本相 同，只是按键和菜单稍有差别。 3、仪器使用的一般要求仪器操作使用规范。 4、带方框的键如MEAS键为仪器面板上的按键，方框内带单引号的键为软菜单（soft menu）， 即屏幕右侧所示菜单所对应的键，如‘dB Mag’。 5、本仪器几乎所有操作都可以通过鼠标进行。

安捷伦矢量信号分析基础(中文版)

安捷伦矢量信号分析基础应用指南

目录矢量信号分析 (3) VSA 测量优势 (4) VSA 测量概念和操作理论 (6) 数据窗口—泄漏和分辨率带宽 (12) 快速傅立叶变换 (FFT) 分析 (14) 时域显示 (16) 总结 (17) 矢量调制分析 (18) 简介 (18) 矢量调制和数字调制概况 (19) 数字射频通信系统概念 (23) VSA 数字调制分析概念和操作理论 (26) 灵活定制的或用户定义的解调 (27) 解调分析 (31) 测量概念 (32) 模拟调制分析 (36) 总结 (38) 其他资源 (39) 下载 89600B 软件并免费试用 14 天，与您的分析硬件结合使 用 ; 或通过选择软件工具栏上的File> Recall> Recall Demo> QPSK>，使用我们记录的演示信号进行测量。立即申请您的 免费试用许可: https://www.sodocs.net/doc/084152901.html,/?nd/89600B_trial

矢量信号分析本应用指南是关于矢量信号分析(Vector Signal Aanlysis) 的入门读物。本 节将讨论 VSA 的测量概念和操作理论 ; 下一节将讨论矢量调制分析，特别是 数字调制分析。 模拟扫描调谐式频谱分析仪使用超外差技术覆盖广泛的频率范围 ; 从音 频、微波直到毫米波频率。快速傅立叶变换 (FFT) 分析仪使用数字信号处理 (DSP) 提供高分辨率的频谱和网络分析。如今宽带的矢量调制 ( 又称为复调制 或数字调制 ) 的时变信号从 FFT 分析和其他 D SP 技术上受益匪浅。VSA 提供快 速高分辨率的频谱测量、解调以及高级时域分析功能，特别适用于表征复杂 信号，如通信、视频、广播、雷达和软件无线电应用中的脉冲、瞬时或调制 信号。 图 1 显示了一个简化的 VSA 方框图。VSA 采用了与传统扫描分析截然不 同的测量方法 ; 融入 FFT 和数字信号处理算法的数字中频部分替代了模拟中频 部分。传统的扫描调谐式频谱分析是一个模拟系统 ; 而 VSA 基本上是一个使 用数字数据和数学算法来进行数据分析的数字系统。VSA 软件可以接收并分 析来自许多测量前端的数字化数据，使您的故障诊断可以贯穿整个系统框图。 图 1. 矢量信号分析过程要求输入信号是一个被数字化的模拟信号，然后使用 D SP 技术处理 并提供数据输出 ; FFT 算法计算出频域结果，解调算法计算出调制和码域结果。

矢量网络分析仪基础知识和S参数测量

矢量网络分析仪基础知识及S参数测量 §1 基本知识 1.1 射频网络 这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么，我们并不一定知道，它只要是对外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。 。因为只有一个口，总是接在最后又称 1．单端口网络习惯上又叫负载Z L 终端负载。最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。 2单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示，在射频范畴用反射系数Γ（回损、驻波比、S ）更方便些。 11 2．两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。 2匹配特性两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。 2传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外, 还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。 插损（IL）= 20Log│T│dB ，一般为负值，但有时也不记负号，Φ即相移。

2两端口的四个散射参量测量 两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回 损已足，但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络的散射参量有4个，即 S 11、S 21、S 12、S 22。这里仅简单的（但不严格）带上一笔。 S 11与网络输出端接上匹配负载后的输入反射系数Г相当。注意：它是网络 的失配，不是负载的失配。负载不好测出的Γ，要经过修正才能得到S 11 。 S 21与网络输出端匹配时的电压和输入端电压比值相当，对于无源网络即传 输系数T 或插损，对放大器即增益。 上述两项是最常用的。 S 12即网络输出端对输入端的影响，对不可逆器件常称隔离度。 S 22即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。 中高档矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数，普及型矢网不具备这种能 力，只有插头重新连接才能测得4个参数，而且没有作全端口校正。 1.2 传输线 传输射频信号的线缆泛称传输线。常用的有两种：双线与同轴线，频率更高则会用到 微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本特性都可由传输线公式所表征。 2特性阻抗Z 0 它是一种由结构尺寸决定的电参数，对于同轴线： 式中εr 为相对介电系数，D 为同轴线外导体内径，d 为内导体外径。 2反射系数、返回损失、驻波比 这三个参数采用了不同术语来描述匹 配特性，人们希望传输线上只有入射电压, 没有反射电压, 这时线上各处电

中科院信号与系统

中国科学院大学硕士研究生入学考试 《信号与系统》考试大纲 一、考试科目基本要求及适用范围 本《信号与系统》考试大纲适用于中国科学院大学信号与信息处理等专业的硕士研究生入学考试。信号与系统是电子通信、控制科学与工程等许多学科专业的基础理论课程，它主要研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。认识如何建立信号与系统的数学模型，通过时间域与变换域的数学分析对系统本身和系统输出信号进行求解与分析，对所得结果给以物理解释、赋予物理意义。要求考生熟练掌握《信号与系统》课程的基本概念与基本运算，并能加以灵活应用。 二、考试形式和试卷结构 考试采取闭卷笔试形式，考试时间180分钟，总分150分。试卷分为填空、选择及计算题几个部分。 三、考试内容 （一）概论 1.信号的定义及其分类； 2.信号的运算； 3.系统的定义与分类； 4.线性时不变系统的定义及特征； 5.系统分析方法。 （二）连续时间系统的时域分析 1.微分方程的建立与求解； 2.零输入响应与零状态响应的定义和求解； 3.冲激响应与阶跃响应； 4.卷积的定义，性质，计算等。 （三）傅里叶变换 1.周期信号的傅里叶级数和典型周期信号频谱； 2.傅里叶变换及典型非周期信号的频谱密度函数； 3.傅里叶变换的性质与运算； 4.周期信号的傅里叶变换； 5.抽样定理；抽样信号的傅里叶变换； 6.能量信号，功率信号，相关等基本概念；以及能量谱，功率谱，维纳－欣钦公式。

（四）拉普拉斯变换 1.拉普拉斯变换及逆变换； 2.拉普拉斯变换的性质与运算； 3.线性系统拉普拉斯变换求解； 4.系统函数与冲激响应； 5.周期信号与抽样信号的拉普拉斯变换。 （五）S域分析、极点与零点 1.系统零、极点分布与其时域特征的关系； 2.自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应和零、极点的关系； 3.系统零、极点分布与系统的频率响应； 4.系统稳定性的定义与判断。 （六）连续时间系统的傅里叶分析 1.周期、非周期信号激励下的系统响应； 2.无失真传输； 3.理想低通滤波器； 4.佩利－维纳准则； 5.希尔伯特变换； 6.调制与解调。 （七）离散时间系统的时域分析 1.离散时间信号的分类与运算； 2.离散时间系统的数学模型及求解； 3.单位样值响应； 4.离散卷积和的定义，性质与运算等。 （八）离散时间信号与系统的Z变换分析 1.Z变换的定义与收敛域； 2.典型序列的Z变换；逆Z变换； 3.Z变换的性质； 4.Z变换与拉普拉斯变换的关系； 5.差分方程的Z变换求解； 6.离散系统的系统函数； 7.离散系统的频率响应； 8.数字滤波器的基本原理与构成。 （九）系统的状态方程分析 1.系统状态方程的建立与求解； 2.S域流图的建立、求解与性能分析； 3. Z域流图的建立、求解与性能分析； 四、考试要求 2

矢量信号分析仪计量中的evm指标研究

矢量信号分析仪计量中的EVM 指标研究 周峰，郭隆庆，张睿，张小雨 信息产业部通信计量中心 矢量调制信号是现代通信的基础，矢量信号分析仪(VSA)是信号分析的重要仪表，目前，我国技术监督部门还没有制定VSA 的校准和鉴定规程，相关研究也并不完善。所谓对VSA 的鉴定，就是通过测试测量来确定VSA 测量结果的残留误差。而误差矢量幅度EVM ，是VSA 测量的核心指标之一，从EVM 入手进行研究，是比较合理的。本研究报告以QPSK 信号为典型，建立了数学模型并且使用Matlab 语言编程搭建了简单算法平台，并且使用了PSA 频谱分析仪（包括VSA 选件）和SMU200矢量信号源进行了实验研究。报告主要包含三个部分。 第一部分 EVM 计算中参考信号幅度输出算法研究 VSA 可以分为两个模块：变频器、滤波器和放大器序列构成的模拟部分，和由数字处理芯片及其算法构成的数字模块。本部分主要研究数字模块中的参考信号幅度生成算法。 图 1 VSA 的模块化构成 中频信号被抽样量化后成为数字信号，N 个码片的抽样信号进入数字信号处理模块后， 其幅度和相位就确定了，经过判决，重新生成了码字序列，然后计算EVM 指标。EVM 指标是抽样信号和“标准参考信号”的矢量做差得出的结果。而这个“标准参考信号”的幅度，则是N 个码片的抽样值决定的。传统上我们定义参考信号幅度s M 为： 我们假设一个码片的归一化幅度误差是M ?，而相位误差是P ?，根据三角关系，矢量幅度误差可以表示为：

在调制方式确定后，星座图基本点的相位是确定的，所以是不依赖于参考信号幅度的，所以P ?是确定的，但是M ?是依赖参考信号幅度的，进而EVM 也是依赖参考信号幅度的。经典理论指出：参考信号幅度s M 的选择算法，应当使EVM 尽可能小。但是我们的研究显示，从理论上讲，（1）式的算法不是使EVM 最小化的最优算法，以下我们将简要说明我们对最优算法的研究： VSA 输出的EVM 值，并不是单个码片的EVM 值，而是N 个码片EVM 的均方根值，即： rms EVM = = （3） 前文已经说明，i P ?是不可选择的，而 1i i s M M M ?=- (4) 而这个标准的s M 就是我们要求取的量。设定函数 ()()2 2221141sin 411sin 122N N i i i i s i i i i s s P M P M f M M M M M ==???? ??????=+?+?=+-+- ? ? ? ? ???????? ? ∑∑ (5) ()s f M 越小,则rms EVM 越小,通过偏导法来求函数()s f M 的极值,通过分析,认为一定存在 这样一个极小值存在在可导区间上:

随机信号分析基础作业题

第一章 1、有朋自远方来，她乘火车、轮船、汽车或飞机的概率分别是0.3，0.2，0.1和0.4。如果她乘火车、轮船或者汽车来，迟到的概率分别是0.25，0.4和0.1，但她乘飞机来则不会迟到。如果她迟到了，问她最可能搭乘的是哪种交通工具？ 解：()0.3P A =()0.2P B =()0.1P C =()0.4 P D = E －迟到，由已知可得 (|)0.25(|)0.4(|)0.1(|)0 P E A P E B P E C P E D ==== 全概率公式： ()()()()(P E P E A P E B P E C P E D =+++ 贝叶斯公式： ()(|)()0.075 (|)0.455()()0.165(|)()0.08 (|)0.485 ()0.165 (|)()0.01 (|)0.06 ()0.165(|)() (|)0 ()P EA P E A P A P A E P E P E P E B P B P B E P E P E C P C P C E P E P E D P D P D E P E ?= ===?===?===?== 综上：坐轮船 3、设随机变量X 服从瑞利分布，其概率密度函数为2 2 22,0 ()0,0X x x X x e x f x x σσ-??>=?? ，求期望()E X 和方差()D X 。 考察： 已知()x f x ，如何求()E X 和()D X ？ 2 2222 2()()()[()]()()()()()()()x x E X x f x dx D X E X m X m f x dx D X E X E X E X x f x dx ∞ -∞ ∞ -∞ ∞ -∞ =?=-=-=-?=???? 6、已知随机变量X 与Y ，有1,3, ()4,()16,0XY EX EY D X D Y ρ=====， 令3,2,U X Y V X Y =+=-试求EU 、EV 、()D U 、()D V 和(,)Cov U V 。 考察随机变量函数的数字特征

矢量网络分析仪的误差分析和处理

矢量网络分析仪的误差分析和处理 一、矢量网络分析仪的误差来源 矢量网络分析仪的测量的误差主要有漂移误差、随机误差、系统误差这三大种类。 1、漂移误差 漂移误差是由于进行校准之后仪器或测试系统性能发生变化所引起，主要由测试装置内部互连电缆的热膨胀特性以及微波变频器的变换稳定性引起，且可以通过重新校准来消除。校准维持精确的时间范围取决于在测试环境下测试系统所经受到的漂移速率。通常，提供稳定的环境温度便能将漂移减至最小。 2、随机误差 随机误差是不可预测的且不能通过误差予以消除，然而，有若干可以将其对测量精度的影响减至最小的方法，以下是随机误差的三个主要来源： （1）仪器噪声误差 噪声是分析仪元件中产生的不希望的电扰动。这些扰动包括：接收机的宽带本底噪声引起的低电平噪声；测试装置内部本振源的本底噪声和相位噪声引起的高电平噪声或迹线数据抖动。 可以通过采取以下一种或多种措施来减小噪声误差：提高馈至被测装置的源功率；减小中频带宽；应用多次测量扫描平均。

（2）开关重复性误差 分析仪中使用了用来转换源衰减器设置的机械射频开关。有时，机械射频开关动作时，触点的闭合不同于其上次动作的闭合。在分析仪内部出现这种情况时，便会严重影响测量的精度。 在关键性测量期间，避免转换衰减器设置，可以减小开关重复性误差的影响。 （3）连接器重复性误差 连接器的磨损会改变电性能。可以通过实施良好的连接器维护方法来减小连接器的重复性误差。 3、系统误差 系统误差是由分析仪和测试装置中的不完善性所引起。系统误差是重复误差（因而可预测），且假定不随时间变化，可以在校准过程中加以确定，且可以在测量期间用数学方法减小。系统误差决不能完全消除，由于校准过程的局限性而总是存在某些残余误差，残余（测量校准后的）系统误差来自下列因素：校准标准的不完善性、连接器界面、互连电缆、仪表。 反射测量产生下列三项系统误差：方向性、源匹配、频率响应反射跟踪。 传输测量产生下列三项系统误差：隔离、负载匹配、频率响应传输跟踪。 下面分别介绍这六项系统误差，其中提到的通道A为反射接收机，通道B为传输接收机，通道R为参考接收机。 （1）方向性误差 所有网络分析仪都利用定向耦合器或电桥来进行反射测量。对理想的耦合器，只有来自被测件（DUT）的反射信号出现在通道A上。实际上，有少量入射信号经耦合器的正向路径泄漏并进入通道A（如

矢量网络分析

矢量网络分析 CKBOOD was revised in the early morning of December 17, 2020.

矢量网络分析（Vector Network Analyzer ，VNA）是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度和相位的影响来精确表征元件特征的一种方法。网络分析是指对较复杂系统中所用元件和电路的电器性能进行测量的过程。这些系统传送具有信息内容的信号时，我们最关心的是如何以最高效率和最小失真使信号从一处传到另一处。矢量网络分析仪是微波毫米波测试仪器领域中最为重要、应用最为广泛的一种高精度智能化测试仪器，在业界享有“微波/毫米波测试仪器之王”的美誉，主要用于被测网络散射参量双向S参数的幅频、相频及群时延等特性信息的测量，广泛应用于以相控阵雷达为代表的新一代军用电子装备研制、生产、维修和计量等领域，还可以应用于精确制导、隐身及反隐身、航空航天、卫星通信、雷达侦测和监视、教学实验以及天线与RCS测试、元器件测试、材料测试等诸多领域。国内生产矢量网络分析仪的厂家主要有：中国电子科技集团41所、天津德力、成都天大仪器等单位。国产矢量网络分析仪中，仅41所有与国外同类先进产品相对应的频率上限覆盖至170GHz的系列化产品。在世界范围内矢量网络分析仪生产厂商主要有美国安捷伦、日本安立和德国罗德施瓦茨等，其中以美国安捷伦代表着最高水平，其推出产品最高频率上限已达500GHz。 矢量网络分析仪可测量的器件： 无源器件（滤波器） 有源器件（放大器） 单端口器件（天线）

双端口器件（衰减器） 多端口器件（混频器，耦合器，功分器） 平衡器件（平衡滤波器等） 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。 标量网络分析仪：只测量幅度信息，不支持相位的测量。接收机采用二极管检波，没有选频特性，动态范围小。 矢量网络分析仪：可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。接收机采用调谐接收，具有选频特性，能够有效抑制干扰和杂散，动态范围大。通过测量被测网络（被测件）对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性。 网络分析的基本原理 网络有很多种定义，就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，而另一部分被传输，这就好比光源发出的光射向某种光学器件，例如透

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪实验报告 一、实验容 单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设：preset OK 2)选择测试参数S11：Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag; 4)设置频率围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“G”代表 GHz，“M”代表MHz，“k”代表kHz； 5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按 下大按钮）； 6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off （隐藏设置窗）。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal 母头校准件，M指male公头校准件）； 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)； 3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）； 4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的 测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的 测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连

矢量信号分析仪原理

矢量信号分析仪原理 矢量信号分析仪是常用的进行雷达和无线通讯信号分析的仪器。 模拟扫描调谐式频谱分析仪使用超外差技术覆盖广泛的频率范围; 从音频、微波直到毫米波频率。快速傅立叶变换(FFT) 分析仪使用数字信号处理(DSP) 提供高分辨率的频谱和网络分析。如今宽带的矢量调制( 又称为复调制或数字调制) 的时变信号从FFT 分析和其他DSP 技术上受益匪浅。VSA 提供快速高分辨率的频谱测量、解调以及高级时域分析功能，特别适用于表征复杂信号，如通信、视频、广播、雷达和软件无线电应用中的脉冲、瞬时或调制信号。 图1 显示了一个简化的VSA 方框图。VSA 采用了与传统扫描分析截然不同的测量方法; 融入FFT 和数字信号处理算法的数字中频部分替代了模拟中频部分。传统的扫描调谐式频谱分析是一个模拟系统; 而VSA 基本上是一个使用数字数据和数学算法来进行数据分析的数字系统。VSA 软件可以接收并分析来自许多测量前端的数字化数据，使您的故障诊断可以贯穿整个系统框图。 图1. 矢量信号分析过程要求输入信号是一个被数字化的模拟信号，然后使用DSP 技术处理 并提供数据输出; FFT 算法计算出频域结果，解调算法计算出调制和码域结果。 VSA 的一个重要特性是它能够测量和处理复数数据，即幅度和相位信息。实际上，它之所以被称为“矢量信号分析”正是因为它采集复数输入数据，分析复数数据，并输出包含幅度和相位信息的复数数据结果。矢量调制分析执行测量接收机的基本功能。在下一篇“矢量调制分析基础”中，您将了解到矢量调制与检波的概念。 在使用适当前端的情况下，VSA 可以覆盖射频和微波频段，并能提供额外的调制域分析能力。这些改进可以通过数字技术来实现，例如模拟- 数字转换，以及包含数字中频(IF) 技术和快速傅立叶变换(FFT) 分析的DSP。 因为要分析的信号变得越来越复杂，最新一代的信号分析仪已经过渡到数字架构，并且往往

矢量网络分析仪

矢量网络分析仪 科电贸易ZNBT是首款多端口矢量网络分析仪，能够提供最多24个集成式测试端口。该仪器可以同步测试多台被测设备，或测量一台最多带24个端口的被测设备。 即便在带有多个端口的情况下，科电贸易ZNBT也只需要很短的测量时间。其他亮点包括宽动态范围、高输出功率电平以及具有高功率处理容量的输入。 仪器提供两个不同的频率范围：ZNBT8可在9kHz至8.5GHz的频率范围内操作，ZNBT20、ZNBT26和ZNBT40可分别在100kHz至20GHz、26.5GHz和40GHz的频率范围内操作。这些特性使得科电贸易ZNBT非常适用于移动无线电、无线通信以及电子产品行业中的广泛应用。 该仪器主要用于有源及无源多端口组件的开发和生产阶段，此类组件包括多频段移动电话的GPS、WLAN、Bluetooth?以及前端模块。卓越性能便于有效分析基站滤波器以及其他高选择性组件。 R&S?ZNBT在基于开关矩阵的多端口系统方面出类拔萃。高集成度使其成为一款极为紧凑的解决方案，可用于分析最多带24个端口的组件，而且所需机架空间少于R&S?ZNB。 借助便捷的用户界面，即便在非常复杂的多端口测量中，也能轻松处理。R&S?ZNBT 支持多种远程控制选件，并且能够轻松集成到自动化测试系统中，比如用于执行相控阵天线测量。 科电贸易ZNBT的主要特点 ●四端口R&S?ZNBT8基本单元，可升级到8、12、16、20或24个端口 ●八端口R&S?ZNBT20、R&S?ZNBT26、R&S?ZNBT40基本单元，可升级到12、 16、20或24个端口 ●频率范围介于9kHz至8.5GHz(R&S?ZNBT8)，或100kHz至26.5GHz 或40GHz(R&S?ZNBT20) ●至多24个完全相位相参接收机 ●最高140dB的宽动态范围 ●快速扫描时间，201个扫描点的扫描时间为2.1ms(R&S?ZNBT8)和2.5 ms(R&S?ZNBT20) ●100dB的宽功率扫描范围 ●高功率处理容量 ●中频带宽范围介于1Hz至10MHz ●温度稳定性高达0.01dB/°K ●超过100个迹线和通道 ●轻松配置多端口测量

Agilent_E5061A射频网络分析仪使用

仪器仪表的技术性能及指标 假设带宽为10Hz,用85032F校准箱校准，运行环境温度为23℃±5℃，与校准温度差值<1℃且测量数据不取平均。 系统阻抗：50Ω； 频率范围：300KHz~1.5GHz； 最大功率：10dBm； 最小功率(不加衰减器)：-45dBm(-5dBm)； 系统动态范围(不加衰减器)：115dB(300kHz~1MHz)，120dB(1MHz~3GHz)扫描类型：线性，幂，对数，分段 波道数：4 每波道轨迹数：4 显示器：10.4英寸彩色LCD显示器 操作规范 使用者要爱护仪器，确保文明使用。 1)开机前确保稳压电源及仪器地线的正确连接。

2)使用中不得接触仪器接头内芯（含连接电缆） 3)使用时不允许工作台有较大振动。 4)使用中不能随意切断电源，造成不正常关机。不能频繁开关机。 5)使用射频电缆时不要用力大，确保电缆保持较大的弧度。用毕电缆接头 上加接头盖。 6)旋接接头时，要旋接头的螺套，尽量确保内芯不旋转。 7)尽量协调、少用校准件。校准件用毕必须加盖放回器件盒。 8)转接件用毕应加盖后放回盒中。 9)停用时必须关机，关闭稳压电源，方可打扫卫生。 7、使用细则 一、按左下方的电源键启动矢量网络分析仪，启动后，待仪器完成自检后进入启动界面。 初始状态的默认值如下： 起始频率----300KHz 终止频率----1.5GHz 端口输出功率----0dBm 测量点数----201个 轨迹代表的测量值----S21 显示格式----dBMAG 参考电平----0dB 参考线位置----第8格 二、起始状态设置： 1功率电平设定 ㈠按“POWER/BW/AVG”键，进入“功率/测量带宽/平均值设置”菜单 ㈡按“POWER”键－数字键－单位键完成功率电平设定。如：“POWER”键－0－X1,即设定功率电平为0dBm。，“－”为随后之意。注意功率设定不得超出仪器提示范围（本仪器的范围是-45dBm到+10dBm），否则无效。无源器件调试与检验推荐功率设定为0dBm（仪器的默认值0dBm），有源器件的测试建议功率设置小于-20dBm。

矢量网络分析仪介绍

矢量网络分析仪
产品简介
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产品概述 1、T5113A
2、T5230A/T5215A
3、T5280A
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产品概述 T5113A
T5113A矢量网络分析仪是一款频 率范围覆盖300kHz到1.3GHz、双 端口单通路经济型网分仪，端口 阻抗有50Ω和75Ω两种。
z应用领域
特别适用于广播电视、汽车电子、医疗、科研教育等领域射频器件和组 件的研发、生产测试。
3

产品概述 T5113A 主要指标
频率范围 频率精度 信号源输出功率 信号源功率精度 动态范围 测量带宽（IFBW） 迹线噪声 温度稳定性 测量点数 端口 扫描类型 通道数/迹线数/标记点数 校准能力 迹线功能 标记功能 数据分析功能 系统供电 功耗 机箱尺寸 重量 300kHz ～ 1.3GHz 分辨率：1Hz；精度：±5 ppm -55dBm ～ +3dBm 分辨率：0.05dB；精度：±1.5dB 125dB，典型值 130dB（IFBW=10Hz） 1Hz ～ 30kHz（步进值 1/3） 0.002dB rms （IFBW=3kHz） 0.02dB /oC 2～10001 双端口单通路；50Ω或75Ω 线性频率扫描，对数频率扫描，分段频率扫描，线性功率扫描 4/8/16 响应校准、全1端口校准、单通路2端口校准；支持机械校准件、电子校准件。 迹线显示、迹线运算、自动刻度、电延迟、相位偏置。 数据标记、参考标记、标记搜索、统计、带宽搜索 端口阻抗转换、去嵌入功能、嵌入功能、S参数转换、时域转换、时域门控、极限测试、纹波测试 220 ± 22 V （AC）, 50 Hz 20W 440mm（W）x231mm（H）x360mm（D） 10kg 4

矢量网络分析仪及其校准

矢量网络分析仪原理及其使用 本文阐述了矢量网络分析仪的基本原理和结构组成，探讨了矢量网络分析仪误差来源，二端口误差模型和误差修正方法，并简要介绍了典型元器件的测试方法及测试中需要注意的细节。 1引言 矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪，是微波电路设计和测试工程师必不可少的测量仪器。在我所科研生产中起着非常重要的作用，我室现有两台矢量网络分析仪，一台是安立37347A、一台是安捷伦E8363C。主要用于测量放大器、天线、微波元器件(电缆、滤波器、分路器、开关、接插件)参数的测试验证。进行可靠的网络测量必须深刻理解网络分析仪和被测件的特性，本文将探讨矢量网络分析仪的基本原理、结构组成、误差修正、校准原理和常用元器件特性的测量。 2测量原理及结构组成 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。标量网络分析仪只能测量网络的幅频特性，而矢量网络分析仪可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。通过测量被测网络（被测件）对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性。 2.1结构组成 矢量网络分析仪一般由激励源、两个测试端口（含信号分离部件）、高接收灵敏度的调谐接收机、用于计算和观察结果的处理器和显示器组成。矢量网络分析仪是一种高集成度的测量仪器，所需的外部配置较少，主要是各种校准器，包括开路器、短路器、匹配负载、转接电缆以及连接被测件所需的转换装置。

S21 正向传输参数S12 反向传输参数Port 1 Port 2 a1 b2 a2 b1 S11 正向反射参数S22 反向反射参数被测件? S11= b1/a1 ? S21= b2/a1 ? S22= b2/a2 ? S12= b1/a2 ? a1，b1，a2，b2分别是入射信号和出射信号，可以看出S参数是两个信号的比值。? 此项比值包括幅度和相

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪实验报告 一、实验内容 单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设：preset OK 2)选择测试参数S11：Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag; 4)设置频率范围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“ G”代表GHz， “ M”代表MHz，“ k”代表kHz； 5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按下大 按钮）； 6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off（隐 藏设置窗）。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal母 头校准件，M指male公头校准件）； 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)； 3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）； 4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点 击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端）， 点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点

E5071B网络分析仪使用指导书

矢量网络分析仪 （Agilent E5071B） 使用指导书 文件标识： 当前版本： 1.0 作者：殷忠良李兴锐 文件状态： [ ] 草稿 [√] 正式发布 [ ] 正在修改完成日期：2008-9-23 深圳市金溢科技有限公司 2008年 09 月23 日

版本历史 版本/状态作者参与者起止日期备注 2008-9-23 V1.0 殷忠良 李兴锐

目录 0文档介绍 (4) 0.1 文档目的 (4) 0.2 文档范围 (4) 0.3 读者对象 (4) 一仪器简介 (5) 二仪器使用 (8) 1 开机 (8) 2 关机 (9) 三测试项目 (12) 1 驻波与插入损耗定义 (12) 2 项目测试 (14) 2．1 驻波测试（S11） (14) 2．2 插入损耗测试（S21） (18) 四注意事项 (21)

0文档介绍 0.1 文档目的 在科技研究和产品开发的过程中，测试是一个很重要的环节。一个以技术研发为核心的企业，有必要要求员工了解并掌握相关仪器设备的正确使用方法。 在射频和微波领域，矢量网络分析仪是被最频繁使用的重要仪器之一，主要用于测试器件的反射和传输相关参数。 在仪器使用过程中，若对仪器的具体操作使用和需要测试的参数的测试方法的不了解，可能会导致在设计和产品制造过程中测试得出的结果不准确，以及不当的操作会对仪器造成或多或少的损坏。 在此，简要介绍了我司网络分析仪测试驻波（即反射）和插入损耗（即传输）的方法以及一些注意事项，以供需要使用网络分析仪的员工参考。 0.2 文档范围 该文档包含以下内容：设备简介，开关机操作，驻波和插入损耗定义，驻波测试，插入损耗测试，注意事项等。 0.3 读者对象 设计开发人员、生产调试人员、质量检验人员、产品维修人员、工程维护人员等需要使用网络分析仪的人员。

安捷伦矢量网络分析仪

基于矢量网络分析仪E5071C的TDR与传统采样示波器TDR之间的测量性能和优势比较 序言 最近几年随着多Gbps传输的普及，数字通信标准的比特率也在迅速提升。例如，USB 3.0的比特率达到5Gbps。比特率的提高使得在传统数字系统中不曾见过的问题显现了出来。诸如反射和损耗的问题会造成数字信号失真，导致出现误码。另外由于保证器件正确工作的可接受时间裕量不断减少，信号路径上的时序偏差问题变得非常重要。杂散电容所产生的辐射电磁波和耦合会导致串扰，使器件工作出现错误。随着电路越来越小、越来越紧密，这一问题也就越来越明显。更糟糕的是，电源电压的降低将会导致信噪比降低，使器件的工作更容易受到噪声的影响。尽管这些问题增加了数字电路设计的难度，但是设计人员在缩短开发时间上受到的压力丝毫没有减轻。

随着比特率的提高，尽管无法避免上述问题，但是使用高精度的测量仪器可以对此类问题进行检测和表征。以下是使用仪器处理这些问题时必须要遵守的测量要求: a.在更宽的频率范围都要有很大的测量动态范围 实现高动态范围的一种方法是降低噪声。如果仪器噪声达到最低水平，就可 以把很小的信号 (例如串扰信号) 测量出来。 精确地测量高频元器件也很关键，因为它们是导致信号完整性问题的最常见原因。 b.激励信号要能精确地同步起来 在测量多条微带线之间信号的时序偏差时，精确同步的激励信号更能保证精确的测量结果。 c.快速进行测量并刷新仪表屏幕上显示的测量结果 能够快速进行测量并刷新所显示的测量结果可以使产品的设计效率更高并提高生产吞吐量。 传统上，基于采样示波器的时域反射计 (TDR) 一直用于电缆和印刷电路板的测试。由于这种示波器的噪声相对较大，同时实现高动态范围和快速测量具有一定难度，虽然通过取平均法可以降低噪声，但是这会影响测量速度。示波器上用于测量时序偏差的多个信号源之间的抖动，也会导致测量误差。此外，给TDR 示波器设计静电放电 (ESD) 保护电路非常困难，因此TDR 示波器容易被ESD 损坏。 这些问题只凭TDR 示波器基本上很难解决，只有通过E5071C-TDR — 基于矢量网络分析仪 (VNA) 的TDR 解决方案才能解决。 图1. 数字系统设计中的问题。

信号空间分析

信号空间分析基础知识 一、线性空间的基础知识 线性空间是由具体的几何平面和空间的特征经过抽象提炼出来的一个数学概念。通俗地说，在一个集合上定义了线性运算，并且这种运算满足一定的规则，那么这个非空集就成为一个线性空间。 1.1 数域的定义 [定义1.1] 设F是一个包含0和1的一个数集，如果F 中任意两个数的和、差、积、商（除数不为0）仍是F中的数，那么称F为数域。 [例1.1]全体实数集R、全体复数集C、全体有理数集Q 等都是数域。而全体正实数集R+，全体整体集Z等都不是数域。 1.2 线性空间的定义 [定义1.2] 设V是一非空集，F是数域。对V中任意两个元α、β，定义一个加法运算，记为“+”：α+β∈V；定义一个数乘运算：kα∈V，k∈F。如果这两种运算满足以下规则：

①对任意α、β∈V，有α+β＝β+α； ②对任意α、β、γ∈V，有(α+β)+γ＝α+(β+γ)； ③存在０∈V，使得对任意α∈V，都有α+０＝α，这个元“０”称为V的零元； ④对任意α∈V，存在－α∈V，使得α+(－α)＝０，这个元“－α”称为V的负元； ⑤对任意的k∈F和任意α、β∈V，有k(α+β)＝kα+kβ； ⑥对任意α∈V和任意的k,l∈F，有(k+l)α=kα+lα； ⑦对任意α∈V和任意的k,l∈F，有k(lα)=(kl)α； ⑧F中存在数1,使得对任意α∈V，有1α＝α； 那么称V为F上的线性空间（或向量空间），记为V(F)；V中的元称为向量。定义的加法运算和数乘运算称为V的线性运算。 注：不管V中的元具体是什么，当F为实数域R时称V 为实线性空间，当F为复数域C时称它为复线性空间。 [例1.2] 全体实n维向量组成的集，对于通常意义的向量加法和数乘向量运算，构成一个实线性空间，记为R n。 [例1.3] 由F中的数形成的m×n矩阵全体，对于通常定义的矩阵加法和数乘矩阵，构成F上的线性空间，记为F m×n。

agilente5061b网络分析仪使用方法

前面板：部件的名称和功能

按键 工作通道/迹线区 用于选择工作通道和迹线的一组按键。 输入区 E5061B 的前面板上提供了用于输入数字数据的一组按键。

仪器状态区 与宏程序功能、存储和调用功能、控制/管理功能以及预设 E5061B（将其返回到预设状态）相关的一组按键。

标记/分析区 用于通过使用标记等来分析测量结果的一组按键。 浏览区（前面板上没有标签） 浏览区中的按键和旋钮用于在功能键菜单、表格（极限表、分段表等）或对话框中的选定（高亮显示的）区域中进行浏览，以及通过增加或减少来更改数据输入区域中的数值。当使用屏幕上显示的浏览区按键，从两个或多个对象（功能键菜单、数据输入区域等）中选择一个要操纵对象的时，首先按输入区中的 Foc（聚焦）键，以选择要操纵的对象（将焦点置于该对象上），然后操纵浏览区按键（旋钮），在选定（高亮显示）的对象之间移动或更改数值。

下面的描述说明了当焦点在功能键菜单上时和当焦点在数据输入区域中时浏览区按键的作用。有关操纵表和对话框的更多信息，请参考所有这些功能的操纵步骤。 焦点位于功能键菜单上时（已选择功能键菜单） 按键名称说明 旋钮 （顺时针旋转或 逆时针转动） 上下移动对功能键的选择（高亮显示）。 上/下 箭头键 上下移动对功能键的选择（高亮显示）。 右箭头键 显示上一层功能键菜单。 左箭头键 显示下一层功能键菜单。 Enter或旋 钮（按下） 执行选定功能键的功能。 焦点位于数据输入区域中时（已选择数据输入区域） 按键名称说明 旋钮 （顺时针旋转 或逆时针转 动） 以小步长增加或减少数据输入区域中的数值。 上/ 下箭头键 以大步长增加或减少数据输入区域中的数值。 左/右箭在数据输入区域来回横向移动光标 (|)。将它与输入区按键一起使用，以一次更改一个字符的方式更改数据。