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2019年11月28日 | 一种矢量信号分析仪计量方法
2019-11-28 来源：elecfans
1.当前矢量信号分析仪计量校准方法概述
目前常用的信号分析仪(VSA)计量方法采用标准矢量信号源来进行，优点是简单方便易于操作，缺点是无法保证“标准源”的准确性、稳定性和重复性。
国际上的计量机构，如德国PTB、英国NPL、美国NIST采用高速采样示波器和多载波信号源，通过同步触发装置进行时间和相位同步并进行系统校准，示波器的采样值，经过软件程序计算后，作为幅度相位参数基准，从而实现信号分析仪参数的计量校准。
多载波信号源+示波器+同步器优点是将矢量参数溯源到功率电平、时间和频率上，缺点是示波器频率范围受限，不确定度较大，同步延时在微波测量时带来较大的相位误差，系统复杂，引入更多的不确定度。
2.本文提出的计量校准技术
本文提出连续波频率偏移法测量信号分析仪的剩余误差，基于本方法，加入模拟调制测量信号分析仪的测量准确度。
a.连续波频率偏移法：计量信号分析仪的载波频率误差、功率误差、矢量信号分析剩余误差（表征信号分析仪解调各项指标的本底噪声）；
b.连续波频率偏移附加模拟调制法：矢量信号分析仪的误差矢量幅度EVM、幅度误差和相位误差的量值准确度校准和检定
c.多载波法：矢量信号分析仪的I/Q偏移（载波泄漏）的量值准确度校准和检定
3.量值定义
3.1. I/Q信号
矢量是一个图解工具，就是在直角坐标系中用一个旋转箭头描述信号，箭头的长度代表信号峰值幅度，箭头与横轴的正半轴夹角为相位，箭头逆时针旋转为正方向，每秒钟旋转的圈数为频率。
将信号进行矢量分解，即分解为峰值幅度相同、频率相同但相位相差90度的两个分量。通常采用一个余弦信号和一个正弦信号描述这两个信号。其中余弦分量为同相分量I，正弦分量为正交分量Q。
3.2. 误差矢量幅度（EVM）
误差矢量(EV)是实际测量信号（m）与理想无误差参考信号(R)的矢量差。误差矢量幅度通常表述为其与参考信号幅度的百分比。
3.3. 幅度误差
实际测量信号（m）与理想无误差参考信号(R)的幅度差。幅度误差通常表述为其与参考信号幅度的百分比。
3.4. 相位误差
实际测量信号（m）与理想无误差参考信号(R)的相位差。
3.5. 原点偏移
实际测量信号原点与理想无误差参考信号原点之间矢量差的幅度。通常表述为其与参考信号幅度的比值（dB）。
3.6. I/Q不平衡
I/Q不平衡包括幅度(增益) 不平衡和相位（正交）不平衡。
3.7. 载波频率误差
实际测量信号频率与理想无误差参考信号频率差。
3.8. 平均功率
实际测量信号的平均功率。
4.连续波频率偏移法(CWO)
4.1. 适用范围
本方法用来测量和评价矢量信号分析仪的解调分析参数的剩余固有误差(VSA噪声)。
适用于以下数字调制方式：MSK, PSK, QAM；
适用于频谱及矢量信号分析仪的以下参数的计量校准：
频率误差，功率电平误差，剩余EVM，剩余幅度误差，剩余相位误差，I/Q原点偏移（载波泄漏），剩余I/Q不平衡，剩余增益不平衡，剩余相位不平衡
4.2. 计量校准设备
计量校准设备是合适频率范围的射频微波信号发生器，溯源标准参数是频率和功率。
4.3. 连续波频率偏移法(CWO)原理
目标是产生校准信号，对应矢量信号分析仪(VSA)的响应数字解调标准星座点，或其中一部分星座点。根据I/Q矢量解调原理，通过设置校准信号与VSA中心频率差对应的I/Q相位差，得到准确的I/Q矢量图和星座点。
分析数字调制方式MSK, PSK 和QAM，发现其矢量星座图中包含N个原点对称的星座点，各星座点幅度相同，我们把这些星座点称为目标星座点。
经过频率和功率电平溯源的信号发生器产生的校准信号，即输入VSA的射频信号为连续正弦波，其频率与VSA的中心频率具有频率差Δf。
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