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適用於光譜分析儀 MS2840A/MS2830A 的全新電路結構的導波管混頻器登場,
超過 -100 dBc/Hz 的優秀相位噪聲性能,適用於新的毫米波技術測試

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 全新設計混波器解決方案適用於毫米波頻譜分析

目前有越來越多的服務採用寬頻毫米波無線通訊,例如 60 GHz 至 80 GHz 頻帶的無線回載、60 GHz 頻帶的 WiGig WLAN 模組 (IEEE 802.11ad),以及 77 GHz 與 79 GHz 頻帶的汽車雷達。
傳統的毫米波測量採用諧波混波器或降頻器,但使用這些設備測量寬頻訊號時會遇到各種問題。高效能波導混波器 MA2806A 和 MA2808A 是上述問題的嶄新解決方案。

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*1: High noise floor level and narrow dynamic range due to high mixer conversion order
*2: Low IF frequency depending on spectrum analyzer causes occurrence of image response generated in measurement range
*3: Narrow dynamic range due to mixer P1dB performance of only -10 to -5 dBm
*4: Different calibration procedure depending on spectrum analyzer used
*5: Requires mixer conversion loss data for measurement range because any IF frequency can be set

 

 搭配 MS2840A 可達到在毫米波帶的優秀相位噪聲性能

使用 77 GHz/79 GHz 頻率的車載雷達,為了做近距離檢測或是人或物體等緩慢移動的對象物時,相位噪聲性能便十分重要。
為求優秀的相位噪聲性能,MA2806A/MA2808A 可與訊號分析儀 MS2840A 搭配使用。例如在 79 GHz 頻率下偏移 10 kHz 或 100 kHz時,相位噪聲性能依舊有 -100 dBc/Hz 以下的水準。
而且,原本相當耗時的相位噪聲測量,透過 Opt.010 相位噪聲測量,可做到高速且簡單的操作。

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 安立高性能導波管混波器的五大特點

1. 優異的最低靈敏度表現

2. 利用高中頻頻率以提供更寬的測量範圍

3. 優異的 P1dB 效能

4. 簡單的配置

5. 提供的混波器轉換損耗資料

 

 您目前的系統是否支援毫米波頻譜分析?

目前,若要評估毫米波無線設備的傳送特性,必須搭配使用頻譜分析儀與諧波混波器,這會因加寬頻寬而產生兩個問題:

問題 1:最低靈敏度表現不良
問題 2:測量範圍內發生圖像響應

諧波混波器連接圖
« 諧波混波器連接圖 »

Anritsu 全新毫米波解決方案可解決上述問題

問題 1:最低靈敏度表現不良
例如,若要準確執行 IEEE 802.11ad WLAN (WiGig) 模組的空中傳輸 (OTA) 測量,需使用具備優異最低靈敏度表現的測量儀器,因為自由空間傳播的損耗較大,導致輸入至儀器的訊號位準非常低。
另外,在使用連線波導的無線回載戶外單元 (ODU) 的 RF Spectrum Mask 測試*1中,諧波混波器的大量連線損耗將無法確保能有足夠且符合測量標準的測量餘裕。由於未來頻寬將擴大為 1 GHz 至 2 GHz,因此最低靈敏度將是影響能否確保所需測量餘裕的關鍵因素。
*1:ETSI EN 302 217-2-2 4.2.4 RF Spectrum Mask

解決方案 1:使用高效能波導混波器 MA2806A/MA2808A 達到優異的最低靈敏度表現
MA2806A 和 MA2808A 運用了專用倍增器、低雜訊放大器 (LNA)、帶通濾波器 (BPF) 等,因此轉換損耗優異,至少比傳統諧波混波器少了 10 dB。若結合使用頻譜分析儀/訊號分析儀 MS2840A/MS2830A,顯示平均雜訊效能等級極為優異,75 GHz 時可達 -150 dBm/Hz (meas)*2。由於具備如此優異的靈敏度表現,因此有足夠的餘裕,可供評估頻寬日漸擴大的毫米波設備。
*2:設計時的測量數值,並非保證規格。

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« 優異的最低靈敏度表現 »

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問題 2:測量範圍內發生圖像響應
使用混波器測量有時會遇到的問題是,訊號位準看似大約相同,但實際輸入訊號頻率卻有所差異。在降頻毫米波訊號時,真實訊號與不存在的訊號 (稱為圖像響應) 會在兩個位置降頻,其中的振盪器本地頻率為「實際輸入訊號 – 中頻頻率」及「實際輸入訊號 + 中頻頻率」,導致在輸入訊號中頻頻率的兩倍頻率時發生圖像響應。
在混波器前方插入預選器可消除圖像響應。有了預選器,在整個頻率範圍內進行測量皆不會受到圖像響應的影響,但接收靈敏度表現會因為預選器傳輸損耗嚴重而大幅降低。
一般而言,未呈現圖像響應的測量,通常是測量接近目標訊號的寬頻寄生測量或頻譜遮罩測量。 在寄生測量中,測量的範圍將分為幾個部分,透過測量可避免圖像響應,因此每個範圍都不超過中頻頻率 × 2。
在頻譜遮罩測量中,輸入訊號位於測量畫面中央頻率,而不會產生圖像響應的可測量範圍將變為 ±(中頻頻率 × 2 – Bn*3/2) MHz。
例如,若使用頻譜分析儀與諧波混波器中頻頻率 400 MHz,進行 2-GHz 頻寬無線回載的 RF Spectrum Mask 測試,由於圖像響應將顯示於距離輸入訊號 ±0.8 GHz 的位置,因此將無法測量頻譜,因為圖像響應將重疊顯示在 2-GHz 頻寬的目標訊號上。
*3:輸入訊號頻寬 [MHz]

解決方案 2:利用高中頻頻率以提供更寬的測量範圍
Anritsu 瞭解接收靈敏度表現的重要性,並已開發出能盡可能降低測量圖像響應問題的方法。
不會受到圖像響應影響的測量範圍為 IF 頻率×2。MS2840A/MS2830A 與 MA2806A/MA2808A 的組合在1.875 GHz 的高IF頻率下工作時,其不受圖像響應影響的測量範圍為IF頻率 × 2 = 3.75 GHz。在 RF Spectrum Mask 測試中,信號所佔頻帶 (Bn) 範圍則為 ± (3.75 GHz - Bn/2)。例如,當無線回載 RF 頻譜遮罩測試的 Bn 為 1 GHz,則 4 GHz 測量範圍 (由 ETSI 標準化,以免 6.5 GHz 時出現圖像響應) 不會受到圖像響應的影響。但若 Bn 是 2 GHz 在標準化下為 7 GHz 測量範圍,或進行 WiGig (802.11ad) 傳輸遮罩測試*4 時在 1.88 GHz 下標準化為 6.12 GHz 測量範圍,則依據上列方程式算出測量受圖像響應效應影響,其中所述範圍分別為 5.5 GHz 或 5.62 GHz 皆不符標準。使用新開發的 PS 功能*5,支援的測量範圍即可至 7.5 GHz (3.75 GHz × 2),而不會產生圖像響應效應。
*4:IEEE Std 802.11ad-2012 21.3.2 Transmit mask
*5:2015年10月專利申請中

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« 不受圖像響應影響的寬測試範圍 »

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 以降頻器取代諧波混波器時發生的問題

改用降頻器是解決諧波混波器問題的一種方法。
降頻器是利用混波器、本地震盪訊號產生器及倍增器的自訂測量系統。主要是混合及轉換至高中頻頻率,因此轉換損耗較小,並可輕易抑制圖像響應效應。
然而,降頻器有以下三項問題:

問題 3:由於 P1dB 效能低落,因此最低靈敏度表現不佳
問題 4:設備組態複雜
問題 5:工作校準轉換損耗資料較多

降頻器連接圖
« 降頻器連接圖 »

Anritsu 全新毫米波解決方案亦可解決上述問題

問題 3:由於 P1dB*6 效能低落,因此最低靈敏度表現不佳
P1dB 效能不僅可大幅減少混波器轉換損耗,也是確保優異最低靈敏度表現的關鍵要素。P1dB 是當輸出訊號增益小於輸入位準 1 dB 時的輸入位準。為了獲得精確的測量結果,會插入類似外部衰減器的裝置以調整位準,使輸入位準不會過高,但這也會使得測量系統的固有雜訊與衰減量等比例劣化。因此,具有優異 P1dB 效能的混波器可抑制上述的固有雜訊劣化。最常用的降頻器的 P1dB 效能約為 -10 至 -5 dBm,這並不足以測量寬頻訊號。
*6:1 dB 增益壓縮時的輸入位準

解決方案 3:具有優異 P1dB 效能之高效能波導混波器
MA2806A 和 MA2808A 具有超過 0 dBm 的優異 P1dB 效能。相較於傳統降頻器,MA2808A 可將外部衰減器數值降低 5 至 10 dB,因此可避免降低測量系統的最低靈敏度。

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問題 4:設備組態複雜
使用降頻器需利用同軸電纜連接混波器、本地震盪訊號產生器及倍增器,並且每件設備都必須運作正確,因此需要耗費許多安裝時間才能開始測試。此外,若要避免本地震盪訊號中的寄生,倍增器比率需要大幅度降低,如此需要昂貴的微波訊號產生器,並產生了高額設備成本。

解決方案 4:採用高效能波導混波器 達成簡單設備組態
由於 MA2806A 和 MA2808A 具備內建倍增器,因此利用單條同軸電纜連接至 MS2830A,即可輕鬆完成配置系統。此外,由於採用 MS2830A本地震盪訊號來源,所以不需使用昂貴的微波訊號產生器

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« 採用高效能波導混波器 MA2806A/MA2808A 達成簡單的設備組態 »

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問題 5:工作校準轉換損耗資料較多
使用客戶自訂測量系統搭配傳統降頻器時,必須收集轉換損耗等資料才可進行測量,以便校準測量後的資料。收集校準資料相當耗時,導致測量作業延遲開始,進而降低效率。

解決方案 5:提供的混波器轉換損耗資料
MA2806A/MA2808A 的完整頻率範圍轉換損耗資料,在出貨檢查時皆已預先儲存於 USB 隨身碟。若要讀取修正後的測量結果,只需單指觸控,即可直接從 MS2830A USB 連接埠讀取資料。

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 最低建議組態

Model No. Name Notes
MS2840A
MS2840A-046
Signal Analyzer
44.5 GHz Signal Analyzer
Main Unit
 
MS2830A
MS2830A-044
MS2830A-045
Signal Analyzer
26.5 GHz Signal Analyzer
43 GHz Signal Analyzer
Main Unit
Select upper frequency
Select one of MS2830A-044 or MS2830A-045 options
MA2806A High performance Waveguide Mixer (50 to 75 GHz) Select mixer model
Select one of MA2806A or MA2808A
MA2808A High Performance Waveguide Mixer (60 to 90 GHz)

 

 深入瞭解頻譜分析儀/訊號分析儀 MS2830A

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