無線通信儀表與測試應用（第3版）

第 1章　無線通信系統(tǒng)的測試基礎 1
1．1 無線通信系統(tǒng) 1
1．1．1 無線通信的基本概念 1
1．1．2 信號與通信系統(tǒng)概述 2
1．1．3 無線通信系統(tǒng)組成與電波傳播 5
1．2 無線通信中的測量值 8
1．2．1 概述 8
1．2．2 相關量綱單位基礎 9
1．2．3 電壓dB與功率dB的區(qū)別 10
1．2．4 功率與電平 11
1．2．5 衰減和增益的計算 12
1．2．6 分貝與百分比之間的相互轉化 13
1．2．7 dB值的計算方法 14
1．2．8 dBμV、dBμVemf與dBm 18
1．2．9 一些參考值 19
1．3 無線通信系統(tǒng)中的測量參數和相關測試儀表 22
1．3．1 信噪比 22
1．3．2 噪聲 22
1．3．3 噪聲因子和噪聲系數 23
1．3．4 相位噪聲 24
1．3．5 S參數 25
1．3．6 場強 27
1．3．7 天線增益 27
1．3．8 峰值因子 28
1．3．9 信道功率和鄰道功率 29
1．3．10 誤差矢量幅度 29
1．3．11 A/D和D/A轉換器的動態(tài)范圍 30
1．3．12 dB（FS） 31
1．4 測量不確定度 31
1．4．1 不確定度的概念 32
1．4．2 不確定度與誤差的區(qū)別 32
1．4．3 不確定度的來源 33
1．4．4 不確定度參考標準和文件 33
參考文獻 33
第 2章　信號發(fā)生器 34
2．1 信號和信號發(fā)生器 34
2．1．1 基帶信號發(fā)生器和任意波發(fā)生器 34
2．1．2 模擬信號發(fā)生器和連續(xù)波信號 37
2．1．3 矢量調制信號發(fā)生器 40
2．1．4 信號發(fā)生器使用技巧和注意事項 45
2．1．5 典型信號發(fā)生器介紹 48
2．2 有關信號發(fā)生器的測試實例 51
2．2．1 產生功率精準、穩(wěn)定的連續(xù)波信號 51
2．2．2 產生多路相位相參信號 53
2．2．3 生成衛(wèi)星導航信號 57
2．2．4 數字信號的誤比特率測量 61
2．2．5 功率放大器數字預失真測量 63
2．2．6 LTE-A信號產生方案 66
2．2．7 5G信號生成的若干進展 70
參考文獻 74
第3章　頻譜分析儀 76
3．1 頻譜分析儀原理 76
3．1．1 概述 76
3．1．2 快速傅里葉變換分析儀（FFT分析儀） 77
3．1．3 超外差式分析儀 78
3．1．4 實時頻譜分析儀 85
3．2 頻譜分析儀的典型指標 86
3．2．1 中頻濾波器特性 87
3．2．2 相位噪聲 87
3．2．3 頻譜分析儀的固有噪聲 87
3．2．4 頻譜分析儀的非線性特性 88
3．2．5 1dB壓縮點 89
3．2．6 動態(tài)范圍 89
3．2．7 頻譜測量精度 90
3．2．8 電平測量精度 90
3．3 典型頻譜分析儀介紹 90
3．3．1 R&S公司頻譜分析儀 90
3．3．2 是德科技（Keysight，前身為安捷倫）頻譜分析儀 92
3．3．3 安立（Anritsu）公司頻譜分析儀 93
3．4 頻譜分析儀使用注意事項及使用技巧 94
3．4．1 選擇合適的分辨力帶寬（RBW） 94
3．4．2 提高測量精度 96
3．4．3 優(yōu)化低電平測量的靈敏度 97
3．4．4 為失真測量優(yōu)化動態(tài)范圍 100
3．4．5 識別內部失真成分 102
3．4．6 優(yōu)化瞬態(tài)測量的測量速度 103
3．4．7 選擇合適的檢波/顯示模式 104
3．5 使用頻譜分析儀的典型測試實例 106
3．5．1 脈沖信號的測量 106
3．5．2 WCDMA信號的鄰道功率測量 111
3．5．3 雜散發(fā)射（傳導）測量 114
3．5．4 使用便攜式頻譜儀進行基站信號的外場測試 123
參考文獻 126
第4章　矢量信號分析方法和儀表 127
4．1 矢量分析方法和矢量誤差 127
4．1．1 矢量信號分析的技術背景 127
4．1．2 矢量調制誤差的測量原理 128
4．2 矢量信號分析儀及使用 131
4．2．1 矢量信號分析儀的結構和使用 131
4．2．2 通過矢量信號分析儀判斷調制誤差原因 139
4．2．3 典型矢量信號分析儀介紹 147
4．2．4 矢量信號分析儀測量大失真信號的缺陷及改進 150
4．2．5 矢量信號分析儀的計量 154
4．3 使用矢量信號分析儀的測試實例 155
4．3．1 GSM調制信號測試實例 155
4．3．2 定位多模基站不同制式間干擾問題 158
4．3．3 使用矢量信號分析儀測量AM和PM信號參量 160
4．3．4 DTMB數字地面電視信號的解調分析 164
4．3．5 LTE系統(tǒng)的數字調制測量 167
4．3．6 5G信號矢量解調測量的進展 169
參考文獻 171
第5章　無線通信綜合測試儀 174
5．1 綜合測試儀原理 174
5．1．1 引言 174
5．1．2 原理和框圖 174
5．2 綜合測試儀主要指標介紹 177
5．3 綜合測試儀典型儀表介紹 179
5．4 典型使用案例 182
5．4．1 使用綜測儀進行LTE終端語音測量 182
5．4．2 使用多端口綜測儀在非信令模式下提高產線測試速度 190
5．4．3 WCDMA手機測試 192
5．4．4 使用綜測儀進行TD-LTE手機測試 196
參考文獻 208
第6章　功率計 209
6．1 概述 209
6．2 功率測量基本概念 209
6．2．1 微波功率的幾個不同表達式 209
6．2．2 微波功率的幾個不同定義 211
6．3 功率計的基本原理 214
6．3．1 熱敏式功率計 214
6．3．2 熱偶式功率計 217
6．3．3 二極管功率計 220
6．4 微波功率計的主要技術指標 224
6．4．1 頻率范圍 224
6．4．2 功率測量范圍 224
6．4．3 參考校準源 224
6．4．4 功率測量線性度 224
6．4．5 功率傳感器的阻抗特性 225
6．5 微波功率測量不確定度分析模型 225
6．5．1 失配誤差 225
6．5．2 功率靈敏度的不穩(wěn)定性 227
6．5．3 功率指示器的誤差 227
6．6 微波功率計的選擇 228
6．6．1 脈沖調制信號 228
6．6．2 AM/FM信號 229
6．6．3 脈沖調制信號 229
6．6．4 互調測試 230
6．7 功率計典型應用 230
6．7．1 校準信號發(fā)生器輸出功率 230
6．7．2 用脈沖功率傳感器和功率計進行WiMAX信號測量 231
6．8 典型功率傳感器介紹 234
參考文獻 238
第7章　示波器 239
7．1 示波器概述 239
7．1．1 示波器與信號測量 239
7．1．2 模擬示波器和數字示波器 241
7．2 示波器的基本原理 243
7．2．1 數字示波器的采樣 243
7．2．2 數字示波器的觸發(fā) 246
7．2．3 示波器的抖動測量能力 249
7．2．4 數字示波器的波形平滑功能 252
7．2．5 數字示波器的直流測量能力 254
7．2．6 示波器的測量速度 255
7．2．7 數字示波器的FFT和混合域分析 256
7．3 示波器的配套探頭 259
7．3．1 探頭和探頭附件概述 259
7．3．2 探頭使用的注意事項 263
7．4 示波器的指標和典型儀表 267
7．4．1 示波器的指標 267
7．4．2 示波器典型儀表介紹 273
7．5 示波器的操作和使用 275
7．5．1 示波器4個基本系統(tǒng)的設置 275
7．5．2 示波器的使用注意事項 280
7．6 測量實例 283
7．6．1 若干簡單測量項目 283
7．6．2 高速信號互連測試系統(tǒng) 284
7．6．3 脈沖信號的瞬態(tài)參量測試 291
7．6．4 射頻調制脈沖參數測量 295
7．6．5 基于示波器的矢量解調 300
7．6．6 混合域示波器在物聯網研發(fā)中的應用 303
參考文獻 308
第8章　矢量網絡分析儀 310
8．1 概述 310
8．2 微波網絡的散射參數 310
8．2．1 線性散射參數的概念 310
8．2．2 二端口網絡的反射特性和傳輸特性 312
8．2．3 非線性散射參數的概念 318
8．3 網絡分析儀基礎 323
8．3．1 網絡分析儀的基本原理 323
8．3．2 網絡分析儀的基本結構 323
8．4 網絡分析儀的校準技術 328
8．4．1 網絡分析儀測量誤差模型 328
8．4．2 網絡分析儀的校準方法 332
8．5 網絡分析儀典型應用 342
8．5．1 濾波器的測試 343
8．5．2 放大器的測試 344
8．5．3 無線充電設備的測試 356
8．5．4 器件脈沖參數的測試 362
8．5．5 噪聲系數的測試 366
8．5．6 自適應天線的測試 373
8．6 網絡分析儀使用技巧 377
8．6．1 靈活的掃描方式 377
8．6．2 靈活的測試開放接口 378
8．6．3 時域選通功能 380
8．6．4 測試點數對測試結果的影響 382
8．6．5 雙源激勵的新應用模式 383
8．6．6 接收機電平精度校準 385
8．7 矢量網絡分析儀典型型號介紹 389
8．7．1 Keysight公司矢量網絡分析儀典型型號 389
8．7．2 R&S公司矢量網絡分析儀典型型號 392
8．7．3 Anritsu公司矢量網絡分析儀典型型號 394
參考文獻 395
第9章　其他測量儀表介紹 396
9．1 噪聲系數測量儀表 396
9．1．1 概述 396
9．1．2 噪聲系數概念 396
9．1．3 噪聲系數測量方法 398
9．1．4 如何提高噪聲系數測量精度 401
9．1．5 噪聲系數頻率擴展測量 409
9．1．6 典型噪聲源和噪聲系數測試儀介紹 412
9．2 無線信道模擬儀表 413
9．2．1 無線信道模型概述 413
9．2．2 無線信道傳播特性 414
9．2．3 無線信道模擬器的原理 418
9．2．4 典型應用 419
9．2．5 無線信道模擬器典型儀表介紹 431
9．3 路測類儀表 439
9．3．1 路測儀的結構和功能 439
9．3．2 典型的路測儀表介紹 441
9．4 天饋線測量儀表 447
9．4．1 典型測試實例 447
9．4．2 典型天饋線測試儀介紹 451
9．5 無源互調測量儀表 453
9．5．1 無源互調基本概念和原理 453
9．5．2 無源互調測試系統(tǒng)的基本結構 456
9．5．3 無源互調測試應用 459
9．5．4 無源互調測試儀典型儀表介紹 461
9．6 相位噪聲測量儀表 464
9．6．1 相位噪聲基本概念 464
9．6．2 相位噪聲測量方法 467
9．6．3 相位噪聲測量典型儀表介紹 472
參考文獻 475

第 10章　無線通信系統(tǒng)測試中儀表的典型應用 476
10．1 移動通信系統(tǒng)收發(fā)信機測試 476
10．1．1 概述 476
10．1．2 發(fā)射機測試 477
10．1．3 接收機測試 485
10．2 終端（手機）射頻測試 487
10．2．1 終端（手機）射頻測試概述 487
10．2．2 主要射頻測試項目和測試示例 488
10．2．3 終端射頻一致性認證測試平臺 491
10．3 移動終端的空中性能測試 494
10．3．1 空中性能測試（OTA）的概念 494
10．3．2 OTA的測試參數 494
10．3．3 OTA的測試方法和測試系統(tǒng) 494
10．3．4 MIMO OTA測試 496
10．4 GNSS 原理及測試方案 500
10．4．1 GNSS概述 500
10．4．2 導航衛(wèi)星模擬器 502
10．4．3 R&S導航接收機測試 503
10．5 無線電信號監(jiān)測 507
10．5．1 無線電信號監(jiān)測概述 507
10．5．2 無線電信號監(jiān)測技術 508
10．5．3 使用便攜式頻譜分析儀進行無線電信號監(jiān)測的應用實例 512
10．6 車載緊急呼叫（eCall）系統(tǒng)測試 516
參考文獻 519
第 11章　測試自動化 520
11．1 自動測試系統(tǒng)的概念與組成 520
11．2 虛擬儀器 521
11．2．1 虛擬儀器的概念 521
11．2．2 虛擬儀器的特點 522
11．3 自動測試系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境 525
11．3．1 LabView 525
11．3．2 LabWindows/CVI 528
11．3．3 VEE 531
11．3．4 CMWcards 534
11．4 自動測試系統(tǒng)總線技術 535
11．4．1 GPIB總線技術 535
11．4．2 VXI總線技術 538
11．4．3 PXI總線技術 541
11．4．4 LXI總線技術 545
11．5 應用及編程實例 548
11．5．1 實例1—基于模塊化儀器的RFID測試系統(tǒng) 548
11．5．2 實例2—使用矢量信號發(fā)生器產生GSM脈沖調制信號 550
參考文獻 552