伴隨人類科技和文明的發展的一直是從信息到物質文明再到人類本身的溝通和交流史，雖然這三者的溝通和交流史在人類文明史的不同階段分別呈現不同形態和進度。

這也可以解釋英文單詞 “Communication”不僅代表了交通也有通信的含義，而交通本身不僅包括物質也包括人。近幾年來，雖然全球化的步伐受很多政治因素干擾有放緩趨勢，然而從人類文明的長期進程來看全球化依然是不可逆的。

因此人類的通訊技術也正在邁向更高帶寬(傳遞更多信息需要更大容量)，并向更高頻點(低頻空間已經被占據)空間邁進。

當前為應對空前疫情，我國正在推動新型基礎設施建設(簡稱：新基建)，指以5G、人工智能、工業互聯網、物聯網為代表的新型基礎設施，本質上是信息數字化的基礎設施。

萬物互聯與信息傳輸速率在數量級上的倍增依賴于日益增大的信號傳輸帶寬，而高達幾百MHz甚至GHz量級的信號帶寬往往只能發生在更高的頻段。因此，高頻大帶寬的射頻系統開發與驗證成為新一代通信應用實現的先決條件。

圖1 下一代超寬帶熱點通信標準

5G和寬帶衛星系統就是新一代通信應用的兩個代表，前者解決了熱點區域的高速傳輸，后者致力于全球無盲點覆蓋。兩者的結合能夠實現天地互聯，同時兩者的系統開發與驗證過程中也面臨著同樣的難題：如何方便而準確地在微波甚至毫米波頻段進行超寬帶信號解析？

傳統上微波頻段，甚至射頻段信號分析都是頻譜分析儀的主場。頻譜分析儀的帶寬能做到多寬，那么你能看到的信號帶寬就是多寬。

過去幾年時間, 頻譜分析儀也是在努力地追趕時代的步伐: 從25MHz覆蓋LTE, 到160MHz覆蓋802.11ac, 直到510MHz/1GHz覆蓋5G的單載波或者兩載波分析。

但是奈何時代的步伐還是太快：低軌寬帶衛星星座在全球風起云涌，V頻段高達4GHz帶寬的可用頻譜為衛星系統工程師提供了充分的想象空間：衛星通信終于也可以像5G那樣每載波用上400M帶寬了，擠一擠咱還能實現8個載波排排坐，那誰再也不用擔心我的速率跑不過地面了。

理想很豐滿，現實很骨感。這么大的載波數量，又是OFDM調制的信號格式，功放出來的信號質量能好嗎？EVM能到多少？峰均比能到多少？能做DPD嗎？

這些指標直接決定了功放的輸出功率能到多少，也就決定了系統的整體性能。工程師習慣性地想到頻譜儀，但是頻譜儀這次是真的有點吃力了。EVM解調好歹可以對帶載波逐個分析不受影響，但是峰均比可得4GHz全帶寬采下來計算才行啊。如果要做DPD，按照最少3倍帶寬的要求，得超過10GHz帶寬才夠格……

是時候請出硬核示波器幫你解決這個超寬帶的煩惱了。

示波器在射頻分析領域一直是替補隊員的角色。偶爾上場也是給頻譜儀打打下手，比如利用頻譜儀先下變頻，然后寬帶中頻信號再送給示波器分析:

圖2 典型頻譜儀配合示波器寬帶信號測量系統

為何示波器不能充當射頻分析的首發隊員而非得藏在頻譜儀后面？

因為過去示波器在射頻分析領域有三宗原罪：

示波器性能不夠：

射頻工程師開口幾個指標：底噪，相噪和動態范圍。這幾個指標個個都戳中示波器的痛點。

示波器速度太慢：

示波器普遍采用直接采樣，所以采樣率跟信號頻率直接相關；頻譜儀采用下變頻再采樣的工作方式，因此采樣率只和帶寬有關，和頻率無關。因此分析頻率越高，示波器的速度劣勢表現得更為明顯。

示波器太貴：

即便有些時候迫于帶寬的剛性需求而考慮示波器方案的時候，高頻示波器動不動大幾十萬美金的價格也讓人望而卻步。我是想干這個事，但是我沒準備這么多錢啊……

現在，橫空出世的UXR示波器系列產品，終于推翻了上面三座大山，可以在毫米波寬帶信號分析領域登堂入室：

射頻指標不夠？DC-110GHz頻率夠不夠高？

目前業界頻譜儀最高頻率也不過110GHz；

底噪夠不夠低？

75GHz處底噪-158dbm/Hz的水平比目前業界最好的頻譜儀還要好上20dB；

相噪行不行？

對5G和寬帶衛星OFDM信號影響最大的100kHz處相噪可以到-137dBc/Hz(1GHz)，與UXA這個量級的頻譜儀相當。

寬帶？

帶寬咱就不說了，5GHz帶寬是低配，10GHz帶寬是高配，110GHz是上限。

剩下的指標就不一一列舉了，有表為證：

表1 UXR示波器與業界頂級頻譜儀射頻指標性能對比

總之一句話：測寬帶信號的EVM，我不比別人差……信號越寬我越任性……

說到寬帶EVM測試，除了相噪底噪這些射頻指標很關鍵，分析儀的寬帶幅度相位響應影響也很明顯。

如同其他器件一樣，寬帶分析儀的幅度平坦度和相位線性度都不太好控制。以傳統頻譜儀為例：

在50GHz以上頻段，5GHz分析帶寬下的帶內幅度平坦度在+/- 2.5 dB，相位波動達到+/- 15度；

而同樣頻率下，UXR毫米波信號分析儀能夠在10GHz分析帶寬下達到+/- 1 dB；相位波動僅僅在+/- 3度。

如此高保真的帶內特性將給寬帶信號解調，尤其是沒有自帶幅度相位均衡的非OFDM信號（如DVB-S2）帶來優異的殘余EVM性能。

圖3 UXR示波器5G NR信號解調分析和EVM測量結果

針對傳統示波器由于高采樣率導致速度較慢的問題

UXR平臺加載了2.16GHz帶寬的DDC模塊，因此可以在2.16GHz分析帶寬內實現實時的數字下變頻。因此往后端分析軟件中傳送的數據速率只有3.2GSa/s，跟傳統頻譜分析儀接近，分析速度較傳統示波器大幅提升。

圖4  UXR示波器采用硬件DDC加速,性能提高50倍

說到最后總是不能避免談大家關心的價格問題

一般來說50GHz這個量級的頻譜分析儀，如果帶上寬帶分析選件，一般在20-25萬美金這個量級。這也是大多數用戶對這個功能分析儀的預算預期。但是傳統上50GHz以上頻率的示波器無論如何也得60萬美金以上，遠超用戶的預期。當然，示波器也覺得自己很委屈，我有四個通道啊，我的帶寬可是幾十個GHz啊……

全新的UXR毫米波信號分析儀

全新的UXR毫米波信號分析儀以靈活的專用配置精準匹配了用戶的毫米波寬帶分析需求，同時將價錢控制在了和傳統頻譜分析儀相似的區間。對于不需要多通道分析的用戶，單通道的UXR毫米波信號分析儀起價22萬美元左右，配置110GHz頻率，5GHz分析帶寬的價格范圍在25-30萬美元左右；配置110GHz頻率，10GHz分析帶寬的價格范圍在30-35萬美元左右。如此配置和價格完全有能力飛入尋常百姓家。

圖5  全新UXR0051AP毫米波信號分析儀

UXR0051AP詳細特點和指標如下：

專門設計的5GHz帶寬，提供DC-5GHz信號直接輸入分析和顯示，采用1mm輸入接口。

標配1通道，N2166A選件支持升級為2通道，獨立配置成相位相干通道，輕松實現 MIMO（多路輸入多路輸出）測量支持。

256GSa/s實時采樣率或 3,200M Sa/s 復合采樣率，可提供極寬的 110 GHz 頻率范圍和 2.16 GHz DDC 分析帶寬。ADC位數10bits.

標配200M存儲深度，可擴展到1G/2G.

靈活的毫米波擴展和 DDC 帶寬許可選件，包括：

605/610選件將提供滑動頻率窗支持更高載頻信號測量。610選件提供了業界最高的10GHz帶寬的分析能力！

601/602選件針對I/Q數據直接采用硬件FPGA實現DDC運算，大幅提高運算速度和性能。