Agilent New Test Solutions in RF/uW Components and Circuits AMF 2010
Page 1in RF/uW Components and Circuits
安捷伦新一代微波射频电路与元器件测试解决方案
议程
z 射频微波器件及测试技术发展z Agilent 网络仪产品：PNA PNA--X,E5061B z 频率源测试技术
z 微波器件的系统级参数测试z
热点技术问题的解决方案
z 有源电路非线性参数测试和建模分析z 脉冲器件测试AMF 2010
z 混频器测试z 噪声系数测试z
太赫兹测试
电子系统对微波电路的要求
雷达系统卫星系统军用通信系统
AMF 2010
?宽频段?高功率?低噪声?线性好?高效率?低成本
微波半导体器件技术的发展
AMF 2010
射频多芯片封装技术SIP
AMF 2010
系统中的射频微波器件
Mixer Test
Single Connection:Gain compression,IMD, noise figure,
harmonics,true differential,PAE, hot S 22
Amplifier Test
AMF 2010
T/R Module
Test
Pulsed RF and DC
On wafer
OSC&PLL
射频微波器件测试要求
z
器件线性特性测试
S参数，增益，反射，相位非线性，群时延，隔离度等
z
器件非线性特性测试
增益压缩交调谐波杂散增益压缩，交调，谐波，杂散
z
变频器件和通道测试
变频增益，相位，群时延，
z
模块一致性测试幅度一致性，相位一致性z
噪声特性测试
相位噪声，噪声系数
z
器件功率特性测试
峰值功率脉内功率平均功率功率下降AMF 2010
峰值功率，脉内功率，平均功率，功率下降z
复杂激励下器件和通道特性测试线性调制线性度，干扰测试，临道功率比测试z
脉冲特性测试
脉冲边沿，过冲
微波电路测试的挑战
测试应用
对测试仪表的要求
?仪表提供满足要求的大功率激励信号。
?仪表对大功率的承载能力，大功率状态仪表的校准问题和被测件参数测试。参数测试
功率放大器测试
?热状态下S22参数测试。?非线性参数的建模和非线性参数的测试
低噪声放大器?完整的性能参数测试，包含传输反射参数，非线性参数，噪声系数。
?小功率激励状态下仪表的测试精度
?小噪声系数的精确测试，噪声参数的建模
混频器测试?混频器完整传输反射参数测试，混频器传输相位参数测试?混频器各种工作模式下参数的测试（固定中频，固定本振等）
?混频器本振信号的提供
?脉冲的测试应用，脉冲状态下扫频合时域参数的测试。仪表满足各种脉冲宽度的测试要求。?脉冲状态下仪表的测试精度，特别是相位参数测试精度。AMF 2010
T/R 组件测试
脉冲状态下仪表的测试精度特别是相位参数测试精度
?T/R 组件增益参数大动态范围可控，需要仪表在具备相应的测试动态范围。?仪表的测试速度。
平衡器件测试
?完整的差分和共模混合S 参数测试
?真实的差分激励状态的参数测试?功率扫描模式下参数测试
器件测试新思路–单次连接多参数测量SCMM
Gain, match, isolation
Pulsed-RF
IMD,
harmonics, spurs
AMF 2010
不仅仅是VNA ，还是可内部和路的双源矢量噪声系数分析脉冲调制器和发生器频谱仪非线性分析
?节省时间, 资金, 尺寸, 维修成本?改善精度, 速度，指标
N8241A 1GHz
NPR / 复杂信号激励
80MHz or 1GHz BW Options
单音或双音CW 测试，脉冲测试
N9030A PXA
频谱分析& NPR 测试解调分析
外部源和信号分析仪连接网络仪后背板连接点，所有测试使用同一个测试通路
E8267D Vector PSG Source
校准标准
N5242/4A PNA-X
噪声测试，NVNA
Scopes / Digitizers / VSA Software
AMF 2010Page 10
Welcome to the PNA-X
January 2009
Power Sensor, E-Cal, Noise Source
E5052B 信号源分析仪
安捷伦矢量网络仪
PNA-X, NVNA
Industry-leading performance 10 MHz to 13.5, 26.5, 43.5, 50 GHz Banded mm-wave to 2 THz
PNA-L
World’s most capable value VNA 300 kHz to 6, 13.5, 20 GHz 10 MHz to 40, 50 GHz
ENA
World’s most popular Mm-wave PNA
Performance VNA
10 MHz to 20, 40, 50, 67, 110 GHz Banded mm-wave to 2 THz
测试附件
ENA -B Low Freq VNA AMF 2010
ENA-L
Low cost VNA
300 kHz to 1.5/3.0 GHz
p p economy VNA
9 kHz to 4.5, 8.5 GHz 300 kHz to 20.0 GHz
FieldFox
RF Analyzer 5 Hz to 4/6 GHz
PNA-X receiver
8530A replacement
solutions
Up to 2 THz
5Hz to 3GHz
PNA-X 不断演进和革命之路
?2-, 4-端口, 10 MHz ~ 26.5 GHz ?内置双源和信号合成器
?独一无二的灵活性和可配置能力?内置脉冲源和脉冲调制器?非常低的信号源谐波抑制?高的接收机压缩点Feb 2007
接收机缩
For active device characterization and tests
增益压缩应用
混频器嵌入式本振测试
业界最为精确的噪声系数测试
扩展测试频率:
13543550GHz 非线性矢量网络分析仪的横空出世
AMF 2010
Page 12集成真实模式的差分信号激励互调失真应用
PNA-X 天线测量接收机
PNA-X 丰富的测试能力并未止步…
13.5, 43.5, 50 GHz
Agilent 网络仪覆盖广阔的测试应用
Antenna Test
T/R Module
Test
Mm-wave
Single Connection:Gain compression,IMD, noise figure,
harmonics,true differential,PAE, hot S Amplifier Test
Pulsed RF and DC
22
Mixer Test
Materials Measurements
NVNA
Component characterization X-parameter extraction Pulse envelope domain
PNA-X
13.5 GHz
43.5 GHz 50 GHz
26.5 GHz
AMF 2010
https://www.doczj.com/doc/c35352739.html,/fin
d/pna-x
Load pull Noise parameters
Scanning Microscope
Signal Integrity
Agilent PNA-X 微波高性能网络分析仪
?Agilent 新的微波网络仪平台。
?针对射频微波器件测试的应用。满足对放大器，混频器，多通道器件，脉冲器件,差分器件等微波射频器件测试要求。?完整的激励源配置方式：双源配置，单音激励，双音激励，扫频音激励连续波式或脉冲制式扫频双音激励，连续波形式或脉冲调制形式
?测试功能完整（线性参数，非线性参数和噪声参数）。?频率范围：N5241/2/4/5A ：
10 MHz ～13.5G/26.5G/43.5G/50GHz
?端口数量：2端口或4端口配置
?先进的接收机处理技术，仪表大测试动态范围，高测试精度内置双激励信号源
AMF 2010
度。
?灵活的配置方式。
?大屏幕显示，方便简单的操作使用。
PNA-X 完整的测试能力
AMF 2010
脉冲状态时域测试
单次连接实现完整的参数测试
扫频状态下增益，驻波性能测试
内置双源激励状态下交调性能测试
AMF 2010
扫功率状态下1dB 压缩性能测试
扫频状态噪声系数测试
噪声源用于噪声测试校准
RF jumpers
Receivers
Mechanical switch
rear panel
Pulse generators
12
34
Source Source
2OUT OUT Noise receivers
L +28V
Signal combiner
+-J9
J10
J11
J8
J7
J2
J1
J4
J3
PNA-X 网络仪的完整配置
C
R3
Test port 1R1
Test port 4R4
A
D
1OUT 1
OUT
2
Pulse modulator
12
Pulse
modulator
Test port R2
B
10 MHz -3 GHz
3 -26.5 GHz
To receivers
O Test port 3AMF 2010
Test port 1Test port 4
Test port 2
Test port 3电子校准件用于噪
声测试中的阻抗调
谐
?激励和接收机的闭环测试系统，同频和频率偏置工作模式?为被测件提供单音，双音，噪声等激励信号?激励信号时域连续和脉冲调制信号形式?激励源和接收机功率参数控制
PNA PNA--X 网络仪技术特点
可配置为双激励源结构灵活的测试装置配置方式
?内部包含信号开关和合路等电路?通过机械开关配置测试信号?Source 2
OUT 1
OUT 2
Source 1
OUT 1
OUT 2
开放的激励源合接收机接口，
?
可通过外置放大器或衰减器扩展测试功率范围。
源的技术性能
?高功率输出(~ +13 dBm)
?频谱纯度高(谐波抑制>-55 dBc)?大功率扫描范围(> 50 dB)
脉冲调制能力
?内置脉冲调制器和脉冲发生器
AMF 2010
接收机技术
?大动态范围，内置接收机衰减器，0.1dB 压缩点12dBm ?宽接收带宽，IFBW 最大5MHz
?接收机和激励源的灵活频率关系配置
PNA PNA--X 网络仪的激励源功率性能 PNA PNA--X 提供大功率激励信号
?满足有源电路测试要求
?提高仪表测试动态范围
支持外置推动放大器扩展激励功率
?提供外置推动放大器接入通道
?支持功率校准消除外置放大器误差，最大输出功率
保证激励信号功率精度
AMF 2010
测试频率：20GHz,输出功率>13dBm
最小输出功率：-95dBm
PNA PNA--X 网络仪的激励源频谱性能
激励信号频谱纯度高，杂波和谐波抑制性能高
?保证网络仪测试精度
?保证对混频器件测试结果的准确?保证放大器交调性能测试的正确
AMF 2010
测试频率：10GHz,谐波抑制>65dB
测试频率：10GHz,双源激励带外抑制>85dB
PNA PNA--X 网络仪的接收机性能
?接收机灵敏度性能保证测试仪表的动态范围和测试精度。
?接收机动态范围保证仪表测试动态范围和大功率器件测试能力。
接收机功率压缩点
接收机灵敏度
AMF 2010
基于PNA-X 的器件测试平台
rear panel
J9J10J11J8J7J2J1
J4J3C
R3
R1
R4
R2
A
D
B
To receivers
LO
Pulse generators
1
234
Source 1
OUT 1
OUT 2
Pulse modulator
Source 2(standard)
OUT 1
OUT 2
Pulse modulator
AMF 2010
Test port 3Test port 1Test port 4Test port 2
被测件
E5061B-3L5 LF-RF 网络分析仪
ENA 系列“5 Hz 到3 GHz 网络分析仪”新产品
从2009年10 月开始安捷伦科技推向市场的新的ENA 系列产品
E5071C
E5061B-3L5
E5061B-3L5, 5 Hz 到3
GHz
E5071C, 9/100 kHz 到4.5/6.5/8.5 GHz,
300 kHz 到14/20 GHz
E5061A/62A
新产品
2 端口和4 端口两种配置混频器测量
夹具仿真、嵌入/去嵌入放大器测量，等等
2 端口配置, 外加
增益-相位测试端口（1 兆欧/50欧姆）内置直流偏置源
AMF 2010
3 GHz
5 Hz
20 GHz
300 kHz
9 kHz E5061/62A
300 kHz 到1.5/3 GHz
2 端口配置（TR 和S 参数测试）50 欧姆和75 欧姆测试低成本
参数测试
无线通信接口
（Zigbee, 蓝牙, HF/UHF RFID 等)
重要的有优势的应用领域
经常性的研发测试（汽车电子, 医疗设备, 航空航天和防务电子）
极为出色的RF 测试性能
测试频率从5 Hz 到3 GHz
在电子设备中，从低频到射频需要进行测试的器件、电路
MPU MCU
S 参数测试从几兆赫兹到数千兆赫兹
频率响应和阻抗测试从100 kHz 到MHz 范围
低速/中速数据总线
(CAN, FlexRay 等)
T 收发信机
振荡器电路频率响应测试
CMRR, 和PSRR
从接近直流频率到100 MHz
低频放大器
频率响应(环路增益) 数MHz 测试范围
收发信机
传感器信号
在低频频段具有高的动态范围需要提供直流偏置的测试环境
在数兆赫兹范围内都有很高的动态范围
滤波器
天线
A/D
9
9
9
9
AMF 2010
DC-DC
(POL/VRM)
环路增益测试
毫欧级阻抗值和S21测试从接近直流频率到数千兆赫兹
DC-DC 变换器
PDNs (电路板供电网络)
使用E5061B 可以方便地对频率范围从接近直流到数千兆的各种器件和电路进行测试
?精确的测试精度有效地提高电子设备的可靠性！
9在低频范围内也有很高的动态范围
一次扫描就可以覆盖5 Hz 到3 GHz 的范围
频率源器件的发展状态
压控振荡器
表面贴装的恒温晶振和温补晶振良好的相位噪声频率覆盖至射频
集成的锁相环及VCO 电路
采用小数分频的单片锁相环芯片双锁相环单片芯片
可工作到6G 频段的集成VCO 单片PLL 覆盖到6GHz 频率范围
14BitDAC, 400MHz 采样时钟10BitDAC, 1GHz 采样时钟多片DDS 的时间同步控制内置的高速DAC
输出信号杂波抑制>80dBc
AMF 2010
E5052B 主要性能
R DC 至7GHz 、26.5GHz 频率覆盖,可扩展至微波频段
R 完整的测试分析能力Agilent E5052B 信号分析仪
E5052B ：10MHz to 7 GHz （可扩展至微波/毫米波）信号源分析仪
9功率参数，频率参数9相位噪声9
频谱杂散
9频率/相位跳变过程9调幅噪声测试9
基带信号分析
R 最高的相位噪声测试性能和灵活性
?自相关相位噪声测试技术
< 178dB /H
相位噪声测试
跳变过程分析
AMF 2010
?系统噪底:< -178dBc/Hz ?测试速度快：，10 nsec 采样间隔?高性能本振信号源
R 完整的频率跳变特性分析，最大的跳频过程分析带宽可到4.8GHz R 提供高精度低噪声的直流电源
R 基于window 的操作平台,内置的VBA 环境
频率频率，，功率参数分析
频谱分析
Agilent E5052B 信号分析仪功能
相位噪声测试功能
频谱分析功能
频率频率，，功率功率，，功耗测试功能
频率频率，，相位跳变过程分析功能
AMF 2010
调幅噪声分析功能
基带信号频谱分析功能
E5052E5052B B 相噪测试技术
普通性能相噪测试：鉴相法测试频率稳定度差频率源相噪测试：数字鉴频法
测试
AMF 2010
Agilent Restricted
高相位噪声灵敏度测试：互相关处理技术
E5052B 相位噪声测试性能提高
E5052A
100 dBc/Hz 10MHz 测试举例
E5052B
@ 1Hz Offset
?测试频率不受参考源限制，可完成任意点频晶振相位噪声测试应用。
?近端相位噪声测试灵敏度性能提高14dB ?测试速度得到提高
?相当于E5052A 使用使用1000 次互相关处理
?不需要使用互相关处理，相位噪声测试性能达到：
-100dBc/Hz @ 1Hz offset
AMF 2010
数字鉴频法测试频率稳定度差的源
AMF 2010
显示结果分别为连续波状态和调频状态下信号源输出信号的测试对比
微波频段相位噪声测试（75GHz ）
AMF 2010
SSA 在相噪测试测试中全频段都可支持互相关处理技术
系统级参数测试
-器件在复杂激励下的响应
N8241A+E8267D & N9030A
宽带矢量信号源产生复杂雷达信号，卫星通讯信号多音信号对器件激励AMF 2010
星通讯信号，多音信号对器件激励信号分析仪测量器件输出信号的频谱特性，时域特性，调制域特性
测试仪表的大动态范围性能，高解调精度性能
安捷伦频谱仪系列
PSA
Market leading
performance 3 Hz to 50 GHz
PXA
X-Series
High-performance 3 Hz to 26.5 GHz
NEW
Sep 09
X-系列信号分析
EC
ce
856xEC Mid-performance 9kHz to 26.5GHz ESA
World’s most popular 价格
MXA
X-Series
Mid-performance 20 Hz to 26.5 GHz
89600 VSA software
Premier analysis &troubleshooting
Sep 06
Sep 07
NEW
Just got better…..
AMF 2010
9 kHz to 26.5 GHz
CXA
X-Series Low-cost
9 kHz to 7.5 GHz
性能
p p 100 Hz to 26.5 GHz
Sep 09N9320B
Basic-performance
9 kHz to 3 GHz Jul 08
PXA 高性能信号分析仪-N9030A
Money Specification Conditions
PXA Signal Analyzer Frequency range
3 Hz to 3.6/8.4/13.6/26.5 GHz
?低噪声，包含灵敏度和相噪性能?大测试动态范围
?大分析带宽：140MHz ?完整的矢量分析功能
TOI
2 GHz 12 GHz >+22 dBm +15 dBm
DANL* 2 GHz 12 GHz
ΦNoise (1GHz) 1 kHz offset 1 MHz offset -120 dBc/Hz <-145 dBc/Hz Amplitude accuracy
Warranted 95% confidence
±0.52 dB ±0.19 dB Analysis BW 10,25,40,NFE**
LNP**
BOTH
w/o NFE
-160
-152-155
-155-162
-149
?Spectrum Analyzer
measurement application with PowerSuite
?IQ Analyzer (included)
?Noise
figure ?Phase noise 应用*
AMF 2010
Page 34Analysis BW 10, 25, 40,
140MHz IF frequency response
(over max available BW, >3.6 GHz
±0.63 dB, (±1.13 dB)
W-CDMA ACPR Preset #
Noise correction
-80 dBc -83 dBc 3rd order dynamic range
2 GHz 12 GHz
115 dB 112 dB
?VXA VSA ?89600 VSA SW ?Pulse measurement SW
N9030A 相位噪声测试
N9030A杰出的相位噪声指标
100Hz 94dBc/Hz AMF 2010
100 Hz –94 dBc/Hz 1 kHz –120 dBc/Hz 10 kHz –128 dBc/Hz 100 kHz –125 dBc/Hz 1 MHz –145 dBc/Hz
内置一键式相位噪声测量选件
安捷伦X-系列信号分析仪比较
CXA EXA MXA PXA
Frequency 9 kHz to 3/7.5 GHz
9kHz to
3.6/7/13.6/26.5 GHz
20 Hz to
3.6/8.4/13.6/26.5 GHz
3 Hz to
3.6/8.4/13.6/26.5 GHz
TOI +10dBm +13 dBm +15 dBm +17 dBm DANL -142 dBm/Hz -146 dBm/Hz -151 dBm/Hz -160dBm/Hz Phase Noise (10 kHz offset)(1 MHz offset)-100 dBc/Hz -117 dBc/Hz -99 dBc/Hz -130 dBc/Hz -103 dBc/Hz -133 dBc/Hz -128 dBc/Hz -145 dBc/Hz W-CDMA ACPR -60 dBc -66 dBc -73 dBc -80 dBc Dynamic Range -65 dBc -70 dBc -78 dBc -83 dBc Amp Acuracy (to 3 GHz, 95% 0.5 dB
0.27 dB
0.23 dB
0.19 dB
AMF 2010
(,confidence)Analysis bandwidth 10 MHz 10 MHz, 25 MHz
10, 25 MHz 10, 40, 140MHz
Measurement Speed
Fastest
Fastest
Fastest
Fastesst
PNA PNA--X 网络仪放大器测试能力
放大器测量参数
PNA_X 线性参数：Gain and Flatness Yes 线性参数：Phase
Yes 非线性参数：Gain Compression Yes 非线性参数：AM/PM conversion Yes 线性参数：Group delay Yes 线性参数：Isolation
Yes 线性参数：Return Loss, VSWR Yes 线性参数：Input/output Impedance Yes 线性参数：Differential Gain Yes 线性参数：Power
Yes 非线性参数：Harmonic Distortion Yes 非线性参数：Intermodulation Distortion Yes AMF 2010
噪声参数：Noise Figure Yes
线性度参数：ACPR
Yes**(增加信号源，频谱仪，单次连接多参数测试)
线性度参数：EVM (Error Vector Magnitude) Yes**线性度参数：Occupied Bandwidth Yes**非线性参数CCDF
Yes**
大功率放大器测试方案
Booster amp
To rear access loops
Source 2
LO
Booster amplifier
(max output = +30 dBm)
后背板接入推动功放
access loops Test port 1
R1
Test port 2
R2
A
B
OUT 1
OUT 2
Source 1
OUT 1
OUT 2
To receivers
Source 2
Output 1Source 2 Output 2
AMF 2010
DUT
DUT
功率校准
Source 1
OUT 1
OUT 2
Source 2OUT 1
OUT 2
Rear panel
Jumpers changed to reverse
the combiner
双源网络仪用于被测件S22参数测试
R1
R2
A
B
AMF 2010
Test port 1
Test port 2
35 dB
65 dB
65 dB
35 dB
Source 2
Output 1Source 2 Output 2
DUT
Agilent Agilent PNA PNA--X 网络仪非线性测试功能
测试功能
技术说明
关键应用
非线性参数测试点频或扫频状态下的功率压缩
点测试，交调参数测试等放大器，接收机等非线性参数的高效测试
被测件端口信号各阶频率成份非线性失真的频域和时域分析，非线性特性分析
的幅度和相位参数测试，频域和时域分析。
包含失真信号的幅度和相位参数。非线性模型建模：X参数
通过大信号基波和小信号谐波激励分析被测件失真模型
非线性模型建立，完整分析被测件的增益，失真，效率，端口阻抗等参数。对系统非线性性能进行仿真设计。
AMF 2010
Agilent PNA Agilent PNA--X 非线性网络仪及校准件