使用高效能數字轉換器 提升相位數組天線測試速度

工程師原本都是使用向量網絡分析儀（VNA），來對相位數組天線中的發射/接收模塊進行振幅與相位量測。近來制造技術的改良，使得更具彈性且功能更強的發射/接收模塊得以大量生產。

然而校驗與特性分析卻形成制造瓶頸，因為完整的相位數組天線可能包含無數個T/R模塊，以及來自數組組件的多個射頻輸出信道。以所需搜集的數據數量來看，對測得的復雜數組進行校驗的時間得長達好幾天或好幾個星期。為了縮短測試時間，必須采用完全不同的方法。

針對包含發射/接收模塊的跨信道相位與振幅量測，采用Agilent M9703A的測試系統提供了多達數百個同步輸入信道，可快速地同時執行許多測試。同時，Agilent M9703A可提供脈沖和線性調頻脈沖（chirp）等信號進行數字轉換時所需的帶寬，以滿足未來復雜的測試需求。

序言

額外的生產測試時間會增加制造成本。以主動天線數組來說，有相當數量的生產測試時間是花在校驗上。雖然工程師得面對降低制造成本的壓力，但他們也想加強測試系統的彈性以涵蓋廣泛的使用案例，并確保他們的測試平臺能以更快的頻率切換效能和更高的帶寬來測試更高效能的數組。

本文簡單介紹在相位數組天線測試系統中，與數字轉換器的使用和選擇有關的重要問題。此外，它還提供一個使用模塊化Agilent AXIe M9703A（數字轉換器）來提升測試速度的解決方案。

相位數組天線測試工程師面對的重要問題

本文可以解決相位數組天線工程師所面對的測試挑戰，包括：

在降頻轉換之后，對IF信號進行快速、寬帶及高分辨率取樣的需求。

在所有的輸入信道達到相位相干取樣，以提供相對幅度與相對相位量測的需求。

根據測試情境，在靈敏度與分析帶寬之間進行不同取舍的需求。

首先，天線信號會進入微波混頻器區塊，在數字轉換器的3 dB模擬帶寬內，將天線數組的微波/射頻降頻轉換到IF。混頻器區塊與本地振蕩器的選擇，取決于輸入頻率和可接受的轉換損耗。載波頻率的范圍從S到Ka頻帶（2到40 GHz）。

其次，信號會通過幾個可能的衰減/增益和濾波器階段，以充分利用數字轉換器的動態范圍和前端特性。

最后，信號會由數字轉換器分開取樣。如果所需的IF帶寬，遠比數字轉換器約800 MHz的Nyquist（1.6 GSa/s）帶寬窄，則可使用數字降頻轉換（DDC; digital down conversion）程序，來調諧全帶寬模擬-數字轉換器輸出數據到想要的較窄頻率分析頻帶。使用DDC會降低頻帶內整體噪聲功率，從而提高信號噪聲比（SNR）。

如果噪聲功率是隨機的且平均分布在整個頻譜中，則噪聲功率的下降幅度為：

10 x log（BWFin/BWInit ）。

（表一） Agilent M9703A-DDC的取樣率和帶寬模式

高效能數字轉換器 提升相位數組天線測試速度" src="http://www.elecfans.com/uploa