Agilent毫米波实验室方案解读.docx

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1、Agilent毫米波实验室系统方案第一章：毫米波技术应用背景亳米波，太赫兹（THz）是介于微波和红外之间的一种相干电磁辐射，是人类目前尚 未完全开发的电磁波谱“空隙区”。由于其频率范围处于电子学和光子学的交叉区域，太 赫兹波的理论研究处在经典理论和量子跃迁理论的过渡区，其性质表现出一系列不同于其 他电磁辐射的特殊性，从而具有许多方面不同的应用。主要应用在光谱、成像和通信领 域。太赫兹的特殊性质及其有关的应用表现在：（1）对衣物、塑料、陶瓷、硅片、纸张和干木材等一系列物质，具有较好的穿透性 能，从而可以探测X射线、可见光和红外不可探测的材料内部缺陷和隐藏物：（2）利用适当的小孔或针尖，可以达到较

2、高的空间分辨率，获得微波成像难以得到的 高分辨清晰图像；（3）太赫兹波的光子能量很低，穿过物质时不易发生电离，所以可以进行安全的无损 检测；（4）由于对水分的吸收很敏感，探测含有水分的物质（例如树叶、生物组织等）时， 可以表征水分的含量和分布，从而可以用于生物医学成像和光检测：（5）不同物质在太赫兹波谱区域，具有不同的吸收和色散性质，很多凝聚态物质和生 物大分子的振动和转动能级落在太赫兹波段，可以通过太赫兹光谱测量获得其特征光谱， 用于区分材料的结构和种类等；（6）太赫兹频谱范围介于微波和红外之间，是电子学与光子学研究的交叉领域，其瞬 态性和相干性提供了进行时间分辨光谱测量的条件，从而可以通过

3、电光取样获得时间分辨 的电场变化信息，同时得到其电场振幅和相位的测量，这为太赫兹时域光谱学提供了基 础。Wauelenfth A(m)!IO31 伊1011(P1(H IO4 1041(P IO4 1。1 IIP 1(P1(h* IN IO11I MH，I GibI THi1 FHzI 加IZ股freMMcy (Hi)1 I . .!1博 廿1N 101 押 10n10n10“ It11 1u 1W 10n M” 1* 10n图一.射频到太赫兹的频谱分布第二章：毫米波技术典型应用2.1毫米波雷达总体测试仪表亳米波雷达的总体测试要求主要包括了对发射和接收链路中的各有关节点的射频指标 进行测试，这

4、些指标主要包括了频谱，杂散，相噪，功率，噪声系数等指标，而对这些指 标的测试精度和能力是保证一部雷达总体性能的核心。完成对这些雷达关键指标测量的主要仪器包括了毫米波频谱仪，信号源，功率计，噪 声系数分析仪等等，下面分别为这些仪表的原理和组成。2. 1.1毫米波信号源信号源是微波电路测试中的重要仪表，信号源需合成输出各种激励信号来验证各种电 路的性能参数。包含正弦波点频信号，调制信号，扫描信号等。Agilent PSG系列信号可满足HOGHz频段内信号合成需求。一体化的亳米波信号源 输出频率范围达到67GHz , Agilent E8257D PSG信号源输出频率范围为250kHz飞7GHz,

5、具有相位噪声指标高，功率精度高等优点。Agilent E8267D矢量信号源输出频率范围为 44GHz,具备IQ矢量调制能力，可输出44GHz频段内的任意调制信号，如数字调制信号， 雷达信号等。通过外置倍频器，可将PSG输出频段扩展为110GHz。图2为Agilent PSG信 号源配置框图。图2通过倍频器扩展至HOGHz的信号源性能参数：主机频率范围：250kHz飞7GHz频率分辨率：0. 001Hz最小输出功率（选件1E1）： -135dBm老化率：1X10-7/年（标准配置）倍频器模块1 E8257DS1550GHz75GHz模块频率范围：50GHz75GHz最大输出功率：8dBm75G

6、hz频率分辨率：0. 012Hz射频输出端口：波导WR15 端口驻波：2.0可以产生AM, FM, PM和脉冲调制的信号倍频器模块 2 E8257DS1075GHz110GHz 模块频率范围：75GHz 110GHz最大输出功率：5dBml 10GHz射频输出端口：波导WR10端口驻波:2.0可以产生AM, FM, PM和脉冲调制的信号技术特点：完整的110G信号合成技术解决方案。倍频器可以直接与安捷伦PSG信号源相连接使 用，PSG信号源输出功率大，可自己驱动倍频器，不需要外置的放大推动。输出具有极高 的频谱纯度和分辨率。2.1. 2毫米波频谱仪频谱分析仪是对射频微波，亳米波信号进行参数分析

7、的基本仪表。频谱分析仪可提供 被测信号的功率，带宽，杂散，相位噪声等基本参数。Agilent N9030A系列频谱分析仪可满足325GHz频段内频谱分析的要求。一体化的 N9030A频谱分析仪测试频率范围为50GHz。PXA频谱采用全数字中频处理技术，测试频率 分辨率，灵敏度，测试动态范围，测试速度等都是先进频谱分析仪的代表。通过外置谐波 混频器，PXA的测试频率范围可扩展为325GHz,其具备中频识别功能，对混频输出的正确 中频信号进行识别，正确显示被测亳米波信号的频谱特性。图3为9030A亳米波测试配 置框图及测试应用。该频谱仪还可与Agilent E8257D连接进行同步扫频测试，完成标

8、量 网络仪的测试功能。图3： PXA频谱仪和毫米波谐波混频器图4： E8257D和N9030A完成亳米波测试下表为N9030A和混频器连接的测试数据:性能指标具体参数测试频率范围3Hz-50GHz（N9030A）3Hz-75GHz（N9030A+选件 EXM+M11970V）3Hz-110GHz（N9030A 十选件 EXM+M11970W）3Hz-170GHz（N9030A十选件 EXM十 N9029AE06 混频器）3Hz-220GHz（N9030A+选件 EXM+ N9029AE05混频器）3Hz-325GHz（N9030A+选件 EXM+ N9029AE03混频器）测试灵敏度-134d

9、Bni Hz 44GHz, -13OdBm Hz5OGHz-92dBnvl kHz75GHz, -8 5dBnvl kHz 11 OGHz频率分辨率lHz-8MHz幅度精度1.0940dB0. 17dB频率范围噪声源ENR3GHz26. 5GHz4、7dB12、17dB20、22dB噪声系数测量 范围不确定 度020dB0. 15dB0、30dB0. 15dB0、35dB0. 2dB增益测量范围不确定 度-20+40dB0. 17dB技术特点：Agilent的N8975A尤其适合测量小噪声系数以及微波以及亳米波的测量。通过扩展可以 测到110GHz。（U0G可以通过校准后测量，AGILENT独

10、有）配置：N8975A10Mhz26. 5GHz噪声系数仪主机N8975AZK4026. 5GHz40GHz 变频器N8975AZK6350GHz飞3. 5GHz 变频器N8975AZK7461. 5GHz75GHz 变频器N8975AZK8875GHz88. 5GHz 变频器N8975AZK9886. 5GHz100GHz 变频器346CK01噪声源2.1. 4毫米波功率计功率计测试得到被信号的精确功率参数。Agilent提供毫米波频段的功率计产品， 完成对信号的功率参数测量，包括对雷达脉冲调制信号的峰值功率，平均功率，脉冲时间 等参数的测试。图6为Agilent N1911A P系列功率计

11、。LCLPow: -317dBm Avg:10.42dBm2 Time: 100us： Peek： 10.58dBmPow: 10.41 dBm PkAug: 0.1 GdBGate CtrlGate 0 234图6： Agilent N1911A系列宽带峰值功率计最大采样率：100Msamples/s视频带宽：230MHz上升下降时间： 13ns 最小脉冲宽度：50ns动态范围：-35dBnT+20dBm（500MHz）-30dBm+20dBm （50MHz500MHz）探头型号频率范围最大驻 波功率范围接口形式N1922A50MHz40GHz1. 5-35dBm+20dBm2. 4mmR8

12、486A26. 5G40GHz1.4-30dBm，+20dBm （平均功率）UG-599/UQ8486A33GHz50GHz1. 5- 30dBnT+20dBm （平均功率）UG-383/UV8486A50GHz75GHz1.04- 30dBnT+20dBin （平均功率）UG-385/UW8486A75GHzU0GHz1.08-30dBm，+20dBm （平均功率）UG-387/U8487A50MHz50GHz1. 530dBm+20dBm （平均功率）2. 4mm技术特点：N1912A功率计可连接各种频段的功率探头，覆盖射频和毫米波的要求。就有测试精度 高，测试速度快的特点。2. 2毫米波

13、器件测试网络分析仪是对射频微波，亳米波器件测试的重要仪表。网络分析仪可以完成对被测 电路传输和反射参数的精确测试。典型的被测电路包含：放大器，滤波器，混频器，传输 线，天线等。Agilent可提供700GHz到ITHz频段网络分析仪测试系统。Agilent PNA-X为 整个太赫兹网络仪的核心，具备完整的测试功能，包含线性S参数测试，非线性功率压缩 点测试，交调测试及噪声系数测试功能。一体化PNA-X网络仪的测试频率范围为70GHz, 利用PNA-X网络仪灵活的配置结构，可方便地将70GHz网络仪测试频率范围扩展至700GHz。 频率扩展的方法是将网络仪内部的激励信号通过外置倍频器完成频率扩展

14、，同时可以利用 外置的谐波混频器来替代内部接收机的混频处理电路。外置的扩频电路及中频信号处理电 路都集成在测试扩展机箱中，测试使用都非常方便。太赫兹网络仪系统的组成配置如图6 所示，图8为以PNA-X太赫兹网络仪为核心的芯片建模测试系统。图6. 110GHz亳米波网络仪图7. UOGHz芯片建模测试系统2. 3毫米波天线测试天线测试的参数主要参数包含:天线辐射场形，增益，邻深，轴比，极化等参数。根 据测试频段及被测天线的性能指标，天线测试可采用近场和远场测试方案。远场天线测试 通过发射天线到接收天线在远场条件下进行测试，而近场测试系统使用扫描架完成天线辐 射信号近场分布的扫描，然后经过FFT计

15、算得到天线的远场分布。天线测试系统包括网络 分析仪，测试转台，转台控制器，信号源，发射天线，参考天线，测试软件等部分。图8 和9为天线测试系统组成和典型测试显示结果。天线测试系统的射频子系统主要包含网络 分析仪，信号源，外置混频器等。网络仪是包含了激励和接收机的综合系统，在天线测试 中，可以使用网络仪的激励作为天线的激励信号，利用网络仪的接收机完成对被测天线的 分析。毫米波频段测试应用中，需要对网络仪激励源和接收机频率范围进行扩展，激励源的 频率扩展是采用倍频器方式。接收机的频率扩展采用谐波混频方式。Agilent天线测试系 统中网络仪还采用外混频方案，外置混频器可以直接安装在被测天线输出端口

16、，这样可减 小测试连接电缆损耗造成的测试动态范围，Agilent提供的系列谐波混频器作频率范围 为325GHz。测试时外混频器将天线接收机的信号进行变频处理为中频信号，天线与接收机 连接传输的信号为中频信号，这样可大大提高天线测试系统的测试动态范围。图9为亳米 波天线测试系统组成框图。图8.毫米波天线测试框图亳米波侪频器发射火线一78卜WJ25/V85326A接收天线发射信号源参考通道新波混频器Cm-fncn 1312 PcfSouic- rA.i.uIM8C：e济55M tYzar-Ai*aS.iriv 1.0diicic 3 N-3 Hllf/ I il接收通道谐波混须器-BJ?, ACJ

17、ILO npu:J3 -cut F =Ji。R3 F PTIZ中频处理单元OkAEP1 F2A.B.R1.R2FvqH 33Mj必，I中u McB-10d3-?*EIOMpQN HI I Ms.Al/*h图9.亳米波天线测试仪表E?k,-你，句E 州住:用frD糠各分析仪第三章：安捷伦毫米波仪表配置及报价L 信号源 250kHz110GHz1配置方案：E8257D （选件567），毫米波倍频器1.2 性能参数：主机频率范围：250kHz67GHz频率分辨率：0.001Hz最小输出功率（选件1E1）： -135dBm老化率：1X10：/年（标准配置）倍频器模块E8257DS10 75GHz:11

18、0GHz模块频率范围：75GHz110GHz最大输出功率：5dBm110GHz射频输出端口:波导WR10端口驻波：2.0可以产生AM, FM, PM和脉冲调制的信号倍频器模块E8257DS05 140GHz220GHz模块频率范围：140GHz220GHz倍频器模块 E8257DS06 110GHz170GHz 模块频率范围：110GHz170GHz1.3 技术特点：完整的220G信号合成技术解决方案。倍频器可以直接与安捷伦PSG信号源相连接使用，PSG信 号源输出功率大，可自己驱动倍频器，不需要外置的放大推动。输出具有极高的频谱纯度和分辨 率。1.4 配置和报价倍频器模块 E8257DS10

19、 75GHz110GHz 模块 USD 33000 需转口倍频器模块 E8257DS05 140GHz220GHz 模块 USD 40000 需转 口倍频器模块 E8257DS06 110GHz170GHz 模块 USD 42000 需转口2 频谱仪 3Hz325GHz2.1 .配置方案：微波频谱仪加外置混频器M1970V, M1970W 外置混频器- 一IF lnput/1st LO outputN9030A 3Hz50GHz高性能微波频谱仪Agilent N9030APXA Series signal analyzerExtended frequency PXA Series2.2 性能指

20、标:N9030A 频率范围：3Hz50GHz老化率：1X10-7/年分辨率带宽：lHz3MHz （10%步进）45,6,8MHz视频带宽：lHz3MHz （10%步进），456,8MHz和展开2. M1970W 75GHzllOGHz 混频器模块技术特点：安捷伦PSA系列高性能频谱仪通过外混频器来扩展测试频率范围，PSA频谱仪能提供混频输出信 号的模式识别功能，具有测试灵敏度高，测试速度快的特点。PSA频谱仪还可配置215控制选 件，通过该选件PSA可控制PSG信号源完成同步扫描，进行标量网络仪测试功能。PSA频谱仪还 可配置噪声系数测试选件。配置和报价：M1970W 75GHz110GHz

21、混频器模块USD 14000 需转口仪表3：矢量网络分析仪（N5247A）1.矢量网络分析仪N5247A频率范围：10MHz220GHz技术特点：N5247A用通过扩频装置将频率覆盖达到10MHz至220GHz。该系统基于PNA-X网络仪实现，具有 测试动态范围宽，测试速度快，测试精度高的特点。Agilent提供覆盖220G的测试电缆和校准 件，组成完整的220G器件测试系统。配置和报价：N5261A4端口亳米波控制器 USD 70000N5256AW1075110GHz 变频组件 USD 50000*2=USD 100000 （需要两个）N5256AW06110170GHz 变频组件 USD

22、 100000*2=USD 200000 （需要两个）需转 口N5256AW06140220GHz 变频组件 USD 125000*2=USD 250000 （需要两个）需转口85059A 1mm 校准件，11500J*4 1mm 电缆*4 等附件 USD 50000仪表4：功率计N1912A主机 r wSa ；最大采样率：100Msamples/s视频带宽：230MHz上升下降时间：W13ns最小脉冲宽度：50ns动态范围：-35dBm-+20dBm(500MHz)-30dBm+20dBm(50MHz500MHz)探头型号频率范围最大驻 波功率范围接口形式N1922A50MHz40GHz1.

23、5-35dBm+20dBm2.4mmR8486A26.5G40GHz1.4-30dBm+20dBm（平均功率）UG-599/UQ8486A33GHz50GHz1.5-30dBm+20dBm（平均功率）UG-383/UV8486A50GHz75GHz1.04-30dBm+20dBm（平均功率）UG-385/UW8486A75GHz110GHz1.08-30dBm+20dBm（平均功率）UG-387/U8487A50MHz50GHz1.530dBm+20dBm（平均功率）2.4mm技术特点：N1912A功率计可连接各种频段的功率探头，覆盖射频和亳米波的要求。就有测试精度高，测试速 度快的特点。总价：USD 55,000