相关专题：
移动通信已经越过模拟方式的第一代，现今数字方式的第二代，如CDMA和GSM正向第三代过渡，表现为数字调制更加复杂和载波频率更高。美国在2000年底的移动电话用户超过1亿，占全国人口总数的36%，用户的增长势头并未减弱，每天新用户平均数达到6.7万。中国移动电话用户也有8千万，成为名副其实的移动电话大国。据美国Dataguest咨询公司统计，2000年全球移动电话手机总数是4.3亿部，预计2004年将超过10亿部，2005年后仍会持续增长。
美国的移动电话是1983年面市的，短短17年就轻松地越过1亿大关，相对有线电话花去91年，电视花去54年，汽车花去68年才达到1亿这个数目，可看到信息时代对通信产品的殷切需求。中国拥有12亿人口的巨大市场，移动电话用户超过1亿所需时间肯定用不到美国的17年。
移动电话的核心元件是混合集成电路，为迎接第三代移动手机的规模生产，半导体制造业要从200mm直径的硅片升级到300m直径的硅片，同时，集成电路的自动测试设备（ATE）也要采用新技术和新设计目标是增加生产率和降低测试费用。移动手机的芯片集包括单芯片系统（SOC）和射频功率放大器，因此，射频测试是不可缺少的重要组成部分。RF ATE系统需要考虑的要求是：
·载波频率越来越高，从800MHz增加到1800MHz、2000MHz甚至更高。
·调制带宽越来越宽，从低于1MHz增加到5MHz以上。
·输出功率动态范围增加，CDMA的动态范围达到±13dB，W-CDMA的动态范围更大。
·邻近信道功率比（ACPR）也从-55dBc降到-80dBco
·相应的交调失真，误码率，相位噪声亦有更高的指标。
调制矢量网络分析技术
传统的矢量网络分析器（VNA）采用正弦波作激励，与移动通信的第二代和第三代的数字调制方式有相当差别，Credence公司开发的调制矢量网络分析器（MVNA）直接用数字调制的载波作激励，一次测试即可获得过去要用网络分析器、频谱分析器、矢量信号分析器和功率计等多种仪器的测试结果。显然，利用MVNA不但简化测试手续和节省测试成本，而且提高生产率和测试准确度。一次测试获得的数据可计算出S参数、邻近信道功率比、误差矢量幅度和功率。因为MVNA直接用快速傅里叶分析（FFT）对采集的数据作处理，使得一机多用成为可能。根据傅里叶函数原理信号由HT处理后变换成众多谐波分量，收集的信息量取决于激励信号以及接收装置的有效带宽。
S参数是器件设计和电路设计中最常用的网络参数，特别在移动通信的射频波段，S参数最能反映器件的特征，获得S参数后即可改进器件中的设计，同时可构成性能最佳的电路。端口器件的4个S参数如图1所示，S参数是随频率而变化的转移函数，用振幅和相位表示，S参数与输入波形（a1和a2）以及输出波形（b1和b2）的关系如下式所示：
由上式可知，S11是a2=0时的b1与a1之比，S21是a2=0时的b2与a1之比等等。
由于被测器件要通过测试台和电缆连接到测量仪器，测试台、电缆、仪器等都会对器件的S参数引入误差。为便于计算和说明，器件的真实参数和波形用下标A表示，外部测量获得的参数和波形用下标M表示。因而，就有S11A……S22A与S11M……S22M，以及a1A……b2A与a1M……a2M两组不同的参数和波形。矢量网络分析仪的功能就是根据S11M=……S22M值求得S11A……S22A。
MVNA测量系统
根据网络分析原理，假定器件和测量系统都是线性设备，即可建立正向和反向误差模型，从测量值求出真实值，采用的测量流程如图2所示。正如其他测量系统一样，流程开始时首先输入激励波（VNA用正弦波，MVNA用数字调制正弦波），然后下变频成为采集波（VNA是窄带的中频，MVNA是宽带的调制波），再借助HT变换成频谱分量，根据正向的a1M、b1M、b2M和反向的a2M、b1M、b2M求得S11M……S22M参数，根据矢量误差修正求出S11A……S22A参数。由流程图可知，由于激励波的不同，使得VNA的采集波是窄带的中频，而MVNA的采集波是宽带的中频调制波，调制波载有大量的信息，结果MVNA会比VNA获得更多的特征参数。
再详细看看MVNA的电路构成，方框图如图3所示。连续载波由同相正交（I/Q）发生器的任意波形进行调制，输入S参数测试台，经切换开关和定向糯合器送到被测器件的1和2端口，测试台的4个输出接到4个独立的接收机。接收机的第一本振LO1是频率合成器，输入的调制载波与L01混频后产生215MHz的第一中频IF1，IF1的带宽有15MHz。第二本振L02是200MHz的固定频率，与IF1混频后产生15MHz的最后中频IF2。最后中频由60MHz的取样率作A/D转换，并由数字信号处理器进行信号调理和FFT变换。根据FFT变换后的离散频谱不难按图2的处理流程求得真实的S参数。
MVNA测量系统既要测量S参数幅度，也要测量相位，因而，全部发生器和取样时钟由同一个10MHz基准源来同步，I/Q调制信号源由外部脉冲触发，达到整个系统具有严格的信号相位相关性。A/D转换采用60M隘的快速过取样率，必须由平滑下降的滤波器滤除混淆信号，保证良好的线性相位特性。I/Q调制信号发生器同样由30MHz取样率的时钟产生，输出波形不断循环，并由外部的超前触发脉冲来控制。从被测器件1，2端口获得的信号是入射、反射和传输波，定向藕合器允许较大范围的动态范围，它的频率响应决定整个测量系统的频率特性。
实际测量结果
现在对MVNA与VNA的实际测量结果进行比较：
·10dB衰减器的幅度和相位一衰减器是宽带无源元件，两种方法的结果应该符合，因为无源元件不会带来非线性或存储效应。测量结果如图4所示，两种方法的幅度和相位基本一致，幅度的相对误差低于±0.2dB，相位误差低于0.75°。
·射频功率放大器件的S21的幅度和相位一射频功率放大器安装在评估用测试板上，S21代表有源放大器的反馈特性，测量条件比较敏感，测量频段与10dB衰减器相同，MVNA的激励信号是W-CDMA和功率2.8dBm，VNA的输入功率是0dBm的连续波。测量结果显示两种方法获得的|S21|参放值是32.5dB时相差1.5dB，
·对于不同调制方式和不同驱动功率一可认为MVNA方法的S21测量结果基本一致，在接近放大器的饱和工作点时，差别有所增加，这是预料之中的结果。
·MVNA获得的S参数接近实际应用情况一在调谐输入匹配和放大器增益时比较方便，而VNA获得的S参数与实际应用情况有差别，在调谐输人匹配和放大器增益时调节裕量需要增加，调节时间亦增加。
网络特性测量往往需要价位昂贵的矢量网络分析仪，这种设备通常只有台式仪器结构，即使VXI和PXI仪器模块也没有网络分析仪。Credence公司的MVNA采用Compact PCI总线模块，可以安装到集成电路测试系统的测试头内，极大地方便通信专用集成电路的网络特性测量。虽然目前MVNA的频率范围只达到2400MHz，随着其他频段通信设备的增加，以及芯片系统的多样化，MVNA将会进入更高频率和更加灵敏，将与传统的VNA并存，MVNA和VNA在竞争中会继续发展各自的特长，共同促进网络参数测量技术的提高。
MI4115型的MVNA模块
Credence公司把MVNA应用到最新开发的Quartet系列数字混合信号平台内，作为测量芯片系统射频网络特性的激励和测量子系统。MVNA子系统采用Compact PCI机箱和模块，这种MI-4115A型设备安装在平台的仪器柜内，接收机前端放在测试台内，主要特性有以下几项：
测量参数
·调制S参数
·频谱分析
·交调失真
·邻近信道功率比
·功率测量
I/Q调制波发生器
·位数—14位
·取样率—30MHz
·有效取样率—120MS/s
.样点—1M/通道
·通道数目—2个
接收机
·频率范围—800~2400MHz
·采集带宽—15MHz（宽带）、6kHz（窄带）
·动态范围—80dB（宽带10kHz）、100dB （窄带100Hz）
·分辨率带宽—100Hz ~15MHz
·噪声本底—-115dBm（分辨率带宽100Hz）
·采集样点—1M/每接收机
·接收机数目—4个
S参数测试台
·端口连接-N型插座
·输入功率—底功率型50W、高功率型100W
操作系统.
·Windows NT4.0
Credence公司在集成电路测量系统方面有丰富经验，供应音频、视频和射频的多种测试产品，它开发的MVNA由于具有一机多用和结构灵巧，使Quartet的整体性能明显提高，在高性能集成电路的大批量测量中，为专用混合信号器件提供一种低成本高吞吐率的综合测试设备。
摘自《东方集成电子商务网》
