宽带矢量信号源中的新翘楚——KSW-VSG02

序言

作为一种非常基础、非常通用的测试设备，信号源广泛应用于航空、航天、雷达、导航及无线通信应用中。信号源不仅可以给系统提供激励信号、本振信号，在诸如射频元器件的谐波测试、交调特性等测试中，也都需要信号源提供相应的激励信号。众所周知，射频信号源有模拟信号源和矢量信号源之分，在射频应用领域，论应用广泛度、功能多样性和技术复杂度，矢量信号源是当之无愧的佼佼者。

本文将介绍关于矢量信号源的基础知识，结合坤恒顺维的矢量信号源，描述矢量信号源的核心参数，以及定性分析这些参数对系统会带来哪些影响。

矢量信号源简述

提到信号源，相信大家都有这样的印象：信号源可以输出单频点信号，可以设置幅度、频率，再稍微复杂一点，还可以实现扫频信号输出，甚至是产生调幅、调频、调相等模拟调制信号。

这是一台模拟信号源，除了模拟信号源，还有更新一代的信号源——矢量信号源。什么是矢量信号源？与模拟信号源有什么区别？

矢量信号源和模拟信号源一个典型的区别在于，是否有DAC和IQ调制器。模拟信号源是没有DAC和IQ调制器的，而主要由锁相环频综和射频通道调理电路构成。相反，矢量信号源主要用于产生数字调制、雷达信号甚至更加复杂应用场景的信号，这些信号的产生首先在数字侧实现，然后经过DAC转换为模拟信号，再经过IQ调制器实现上变频调制到射频频段。

图1. 矢量信号源结构示意图

简单讲，矢量信号源包括基带功能模块、IQ上变频模块、锁相环频综及通道调理电路(放大、衰减)等部分，可以依托IQ机制实现任意波形的产生。正是由于采用IQ机制，波形的每个样点均可映射至IQ坐标系——这是一种矢量坐标系，每个波形样点都是一个矢量，所以基于这种方式的信号源被称为矢量信号源。而模拟信号源限于其功能架构，功能较为单一，只能产生相对简单的模拟调制射频信号。

如何表征矢量信号源的性能？

模拟信号源的表征参数通常包括：频率范围、频率精度，输出功率范围，频谱纯度，这些依然适用于矢量信号源。除了以上参数外，还需要考虑IQ调制带宽或采样率，IQ波形存储长度，宽带频率响应特性等，才能更加完整地表征矢量信号源的性能。

频率范围、频率精度以及输出功率范围比较容易理解，下面着重介绍一下其它几个参数。

（1）频谱纯度：描述频谱纯度的具体参数包括单边带相位噪声、谐波抑制、宽频带杂散抑制等。在实际应用中，用户尤为关注前两个参数，这是为什么呢？

相位噪声是信号源极为重要的参数，尤其对于矢量源而言，若相位噪声较差，将直接影响数字调制信号的调制质量，最直观的表现就是，对于涉及相位调制的数字调制信号，其EVM会随着相位噪声的恶化而恶化。

当信号源为接收系统提供本振信号时，下变频过程中，本振信号的相位噪声也会被搬移至中频，这势必会影响信号的分析，尤其当附近存在较强的干扰信号时，这种影响可能会更加明显。

测试射频有源器件的谐波时，当然也是希望信号源本身的谐波越低越好，防止对被测件谐波的测试带来影响。另外，也曾遇到过测试接收通道的噪声系数时，因本振信号的谐波将低频噪声经过调制搬移至测试频段的情况，这将导致噪声系数测试结果增大很多。因此，希望信号源自身的谐波抑制度越高越好！

（2）IQ调制带宽或采样率：调制带宽与采样率是相对应的，此处的采样率实际是指DAC的采样率，根据奈奎斯特采样定理，采样率越高，则可以输出的最高有效信号频率越高，所支持的调制带宽越宽(当然是在不超过模拟通道带宽的前提下)。而且，在保证一定调制带宽的情况下，增大采样率可以改善DAC输出信号的质量。对于矢量信号源而言，用户更多的还是直接关注IQ调制带宽是否能够满足所需要的信号带宽。

（3）IQ波形存储长度：这个参数描述了矢量信号源存储波形文件的能力，即可以存储多少个样点的波形文件，决定了信号源单次播放波形文件的最大长度。比如，2G Samples存储长度，意味着可以单次加载并播放2G个样点。雷达测试应用中，经常涉及到复杂场景的模拟，这对矢量信号源的样点存储能力有比较高的要求。

（4）宽带频率响应：主要是指矢量信号源所支持的最大带宽内的幅频响应和相频响应。理论上，带宽内的幅频响应越平坦、相频响应线性度越好，矢量信号调制质量也越高。宽带矢量信号源通常会在出厂时完成模拟通道频响校准，并将数据保存于仪表内部，播放波形前会对波形进行处理，以补偿模拟通道的频响，从而改善信号质量。优异的宽带频响特性，是获得高质量宽带信号的强有力保证。

为什么选择坤恒顺维的矢量信号源？

纵观整个仪表界，提到信号源，大家必然会想到国外的几大品牌。其实最近几年，一些优秀的本土仪表企业也给整个行业带来了新的活力，其中成都坤恒顺维就是其中的佼佼者。坤恒顺维在今年上半年发布了自己的矢量信号源KSW-VSG02，频率高达44GHz，最高支持2GHz射频带宽，具有业界十分突出的相噪性能，而且具有非常丰富的数字调制类型和强大的脉冲信号产生功能， UI操作简洁方便，是航空航天、雷达、导航及无线通信应用的理想选择。

图2. KSW-VSG02矢量信号源

KSW-VSG02技术特点：

频率范围：100kHz~6/20/40/44GHz

通道数目：单通道或双通道

功率范围：-120dBm~+21dBm

调制带宽：最高2GHz带宽

样点存储：2G Samples

波形存储：1T Samples

频率精度/稳定度：5*10^-8

输出功率精度：

1)< 0.6dB@ F <= 6GHz,  Pout >= -100dBm

2)< 0.9dB@ F <= 20GHz, Pout >= -100dBm

3)< 1.2dB@ F <= 40GHz, Pout >= -100dBm

相位噪声：

<-146dBc/Hz （典型值）@ 1GHz， 20kHz offset 

<-130dBc/Hz （典型值）@ 10GHz，20kHz offset

ACLR: 

1)< -68dBc@WCDMA 64DPCH

2)< -53dBc@5G NR, FR1,100M ,60kHz SCS:

EVM: < 0.5% （典型值）@BW = 200MHz，QPSK

谐波抑制：≤-35dBc

脉冲调制：关断比> 80dB, 上升/下降时间< 10ns

窄带脉冲：30ns

波形功能：集成PSK\MSK\APSK\QAM\等通用数字调制信号生成功能，提供多种重要的数字通信标准波形发生软件(LTE，5G NR, WiFi, etc.)，强大的雷达信号生成功能，且支持自定义的波形文件。

综上所述，KSW-VSG02可选频率型号灵活，针对5G NR sub-6G和mmWave频段应用、Ku/Ka-band雷达应用，均提供了相应的频率型号。支持双通道，单台设备可以当做两台信号源使用，也可以输出两路相参信号。针对上一节提到的矢量信号源的关键参数，KSW-VSG02同样表现得十分优异，足以使其成为一台出色的宽带信号源。

总结

随着宽带无线通信、雷达技术的不断发展和迭代，对宽带矢量信号源的需求与日俱增，其应用也越来越普遍。为了方便用户对矢量信号源有进一步的认识和理解，文中简要描述了矢量信号源的基本特性、关键指标参数等内容，并介绍了坤恒顺维发布的产品KSW-VSG02，凭借出色的性能和功能，KSW-VSG02必将在宽带应用领域中占有一席之地。

如果要了解KSW-VSG02的详细指标和功能，请登录www.ksw-tech.com.

关于成都坤恒顺维科技股份有限公司

成都坤恒顺维科技股份有限公司成立于2010年，是专注于研发高端无线电测试仿真仪器仪表及系统解决方案的高新技术企业，上海证券交易所科创板上市公司（证券代码：688283）。公司重点面向移动通信、无线组网、导航等领域，提供用于无线电设备性能、功能检测的高端测试仿真仪器仪表及系统解决方案，如无线信道仿真仪、射频微波信号发生器等仪器仪表及5G Massive MIMO、大规模组网、复杂电磁性能环境评估等测试仿真系统。公司为中国移动、中国联通、全球知名通信设备厂商等单位提供多种测试仿真设备。

(本文由第三方供稿，电子工程专辑对文中陈述、观点保持中立）