毫米波低噪声放大器技术前沿：融合创新，优化性能

在工程技术领域，低噪声放大器（LNA）与毫米波电路的结合研究一直是热门话题。近日，由Mladen Božanić和Saurabh Sinha合著的《毫米波低噪声放大器（Millimeter-Wave Low Noise Amplifiers）》一书横空出世，这是首部独立将LNA研究与毫米波电路研究融为一体的专著，为工程技术界带来了一场知识与技术的盛宴。

本书两位作者在编纂过程中，明确设定了两大研究目标。首要目标是将毫米波电路运作的研究背景与低噪声放大的理论相结合，为读者构建一个完整的知识体系。其次，作者们通过将常见的LNA配置和典型规格细分为子系统，并对这些子系统分别进行优化，旨在提出对当前最先进技术设计的改进建议，从而在这一跨学科领域中展现新的研究成果。

为实现第二大研究目标，书中详细讨论了当前最先进的LNA配置，并分析了其存在的弱点，进而识别出研究空白。这些研究空白，包括系统级和微电子级的优化等，都是未来研究的重要方向。优化议题涵盖了短波长、布局以及串扰对LNA性能的影响，同时探讨了用于减小无源和有源器件寄生效应的高级制造技术，以及硅基芯片和硅基封装等包装技术，这些技术被视为传统集成电路实施的替代方案。

本书的研究成果基于创新，书中探索了LNA构建的创新思想，并采用了替代设计方法，如LNA/天线协同设计或研究流程中电子设计自动化的应用等。此外，作者们还提出了一种简化的自动化LNA设计流程，该流程将LNA视为一系列高度优化的子系统的集合，为LNA设计提供了全新的视角和方法。

《毫米波低噪声放大器技术前沿》一书不仅为工程技术领域的研究人员提供了宝贵的知识和洞见，更为LNA技术的发展指明了方向。随着通信技术的不断进步，毫米波LNA的优化与创新将成为推动工程技术发展的重要力量。

优化信号与频谱分析仪，应对严苛EVM要求：I/Q噪声消除技术揭秘

在当今的工程技术领域，随着蜂窝与非蜂窝标准的不断发展，信号带宽和调制阶数的提升已成为明显趋势。这一变化直接对被测设备和测试设备的误差矢量幅度（EVM）性能要求产生了深远影响。接下来，让我们深入了解如何通过优化信号与频谱分析仪，特别是借助I/Q噪声消除技术，来显著提升EVM性能，以应对这些严苛要求。

关键技术与挑战

1. 带宽与调制阶数的提升

以IEEE 802.11be标准为例，其最新版本将最大带宽从160 MHz提升至320 MHz，并采用了高达4096QAM的调制阶数。这一变化使得在使用4096QAM调制时，EVM限制达到了-38 dB，远低于之前Wi-Fi®标准的限制。由于这一限制是在系统层面设定的，因此组件层面的EVM要求必须更为严苛，以确保系统层面的整体EVM符合标准。因此，Wi-Fi®放大器和芯片制造商期望信号与频谱分析仪的残余EVM能在-53 dB至-55 dB之间，以确保组件表征的可靠性有足够的裕量。

2. 5G空中测试场景的挑战

在5G空中测试场景中，由于自由空间路径损耗较高，信号水平通常非常低。这就要求信号与频谱分析仪的EVM性能足够出色，以处理这类低信号水平。

I/Q噪声消除技术的优势

面对这些挑战，即便是像R&S®FSW这样的高端仪器，其射频性能虽然出色，但仍需不断提升EVM性能以满足需求。此时，I/Q噪声消除技术便显得尤为重要。

I/Q噪声消除技术通过精确识别和消除信号中的噪声成分，显著提升了分析仪的EVM性能。这一技术能够降低噪声对信号质量的影响，使得分析仪在测量低信号水平或高调制阶数的信号时，仍能保持高精度和稳定性。

重要发展趋势

随着通信技术的不断进步和标准的不断提升，对信号与频谱分析仪的EVM性能要求将越来越严苛。因此，未来信号与频谱分析仪的发展将更加注重提升EVM性能，以满足更高标准的测试需求。同时，I/Q噪声消除等先进技术也将得到更广泛的应用和推广，以助力工程师们更好地应对这些挑战。

综上所述，通过优化信号与频谱分析仪并借助I/Q噪声消除技术，我们可以更好地应对当前及未来通信标准对EVM性能的严苛要求。这一技术不仅提升了分析仪的性能水平，更为推动通信技术的发展和进步提供了有力支持。

图1

在工程技术领域，对于被测设备（DUT）的性能评估，其输入端的参考信号（sref）至关重要。然而，在实际测量中，罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）的R&S®FSW信号与频谱分析仪所接收到的测量信号（smeas）中，除了包含来自被测设备至分析仪输入端信号路径的外部噪声贡献外，还包含了分析仪本身的固有噪声。

这种宽带接收机噪声是信号与频谱分析仪残余误差矢量幅度（EVM）的主要来源之一，并且随着带宽的增加而增大。为了消除这种噪声，R&S®FSW可以配备R&S®FSW-K575 I/Q噪声消除选项。这一软件选项通过对信号进行校正，使其仅包含外部噪声贡献（即非分析仪本身产生的噪声），从而显著提升分析仪的性能。

R&S®FSW-K575 I/Q噪声消除选项的工作流程如下：

首先，它会对测量信号进行单次捕获（smeas），如图1所示，这次捕获包含了所有的噪声贡献。

对于重复性信号，通过多次捕获并平均测量信号，可以几乎完全消除总噪声。理想情况下（其中savg为平均后的信号）：

上述方程展示了如何从可用测量中推导出总噪声（ntotal）：

进一步地，总噪声功率（Ntotal）可以很容易地从ntotal中计算出来。此外，接收机噪声功率（NRX）可以通过在R&S®FSW输入端接入匹配负载进行测量。这一测量是内部进行的，无需改变测量设置。

既然Ntotal和NRX现在已知，我们就可以确定外部噪声与总噪声功率的比值：

基于此，我们可以计算出外部噪声（nexternal）：

最后，我们可以推导出校正后的信号：

图2

罗德与施瓦茨的这一I/Q噪声消除技术，通过精确测量和计算，有效消除了分析仪接收到的信号中的噪声成分，从而显著提升了信号与频谱分析仪的性能。这一技术的引入，不仅提高了测量的准确性，还为工程师们提供了更为可靠的测试数据，助力他们更好地进行产品研发和性能评估。随着通信技术的不断发展，这一技术将发挥越来越重要的作用。

在工程技术领域，测量结果的准确性一直是工程师们关注的焦点。为了进一步提升测量精度，罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）推出了R&S®FSW-K575 I/Q噪声消除选项，这一创新技术为测量领域带来了革命性的变化。

图3

通过消除分析仪本身的固有宽带噪声，R&S®FSW-K575 I/Q噪声消除选项能够显著降低R&S®FSW的残余误差矢量幅度（EVM），特别是在低输入功率水平下，EVM主要受宽带噪声影响时，这一效果尤为显著。图3展示了在6.905 GHz频率下，对于320 MHz带宽的IEEE 802.11be信号，R&S®FSW的残余EVM得到了显著改善。

更值得一提的是，R&S®FSW-K575不仅针对原始I/Q数据进行噪声消除，还能将校正后的信号提供给多种分析仪软件应用。因此，它不仅能够改善EVM的测量结果，还能提升这些应用所支持的所有测量结果的准确性。

总结来说，R&S®FSW-K575 I/Q噪声消除选项以简单的软件升级方式，帮助R&S®FSW更好地满足了最严格的EVM性能要求，而无需对仪器的硬件进行更改。由于其通用性，这一选项还可以应用于其他测量应用，并改善所有支持的测量结果。

这一技术的推出，不仅标志着罗德与施瓦茨在测量技术方面的领先地位，更为工程师们提供了更加准确、可靠的测量工具，助力他们在产品研发、性能评估等方面取得更加卓越的成果。随着通信技术的不断发展，R&S®FSW-K575 I/Q噪声消除技术将成为工程技术领域不可或缺的重要工具。