R&S射频综测仪联合VSE软件分析IQ调制信号

近年来一些基于非地面网络、或基于特殊短距连接的新型通信技术，越来越多的出现在消费电子产品、IoT设备和专业终端上。与传统的蜂窝移动通信、WLAN和蓝牙短距连接等技术不同，这些新型通信技术往往有协议私有和生态封闭的特点，使得与之相关的测试与测量工作变得困难。

CMW和CMP系列射频综测仪，作为R&S公司重要的无线通信测试平台，凭借功能丰富、结果准确、运行稳定等诸多优点，已经成为综测仪市场的标杆，广泛服务众多研发和制造客户。当前CMW/CMP扩展了产品功能，通过IQ数据采样加外部VSE软件分析的方式，解决新型通信技术发射机测试的痛点问题。本文就CMW/CMP这一功能扩展做简单介绍。

综测仪结构与功能

CMW/CMP射频综测仪内部各模块间关系和基本功能大致如下。

射频前端，完成仪表与待测件之间射频信号连接、信号滤波和电平调节，路径选择

混频器，完成射频和中频之间频谱搬移，上变频或下变频

I/Q调制器，调制或解调模拟IQ信号

数模转换，完成数字和模拟信号转换，在仪表接收通路，完成模拟IQ信号的采样和数字化

测量软硬件，完成待测件发射信号的时频域测量、基带信号质量分析

信号源软硬件，产生待测件接收测试所需下行信号

信令软硬件，模拟地面移动通信网络、无线局域网AP/STA、蓝牙中心/周边设备，与待测件建立真实数据或话音连接，进行IP层业务测量，信令连接下误包率等接收机指标测量，

WebGUI人机交互功能或SCPI程控指令，支撑用户以手动方式、或测试脚本和程序自动配置仪表参数，启动测量并分析结果

发射机一般测功率、频谱模板和调制质量等项目，前两项既可在射频测，也可在数字基带测，而调制质量只在数字基带测，这是因为大多数无线数字通信系统使用IQ调制方式，EVM（Error Vector Magnitude）反映IQ信号的失真程度，是评估信号调制质量的最重要指标。

当仪表接收时，待测件发出的射频模拟信号进入仪表“IQ调制器”后，变成一对模拟基带IQ信号输出给“数模模块”，再分别进行I路和Q路的模数变换，从而在基带还原原始数字信号，接着送入“测量软硬件”模块完成测量相关工作，通过还原后信号和仪表产生的理想信号之间的差异可以计算出频率、相位和幅度误差以及EVM等重要指标。

因为IQ采样、数模转换和测量在不同模块完成，所以可以用CMW/CMP先采样IQ数据，然后用外部软件分析IQ数据的方法测量前述新型通信技术的发射机指标。

如何采集待测信号的IQ数据

CMP和CMW通用射频测量（GPRF Measurement）的I/Q Recorder工具可完成IQ信号采样和数字化。采集IQ时需要注意下面几点。

明确待测信号的射频占用带宽，以此适当选择仪表测量滤波器带宽

选择正确的采样速率。根据奈奎斯特采样定律，为保证完整还原原始信号，仪表采样率（sample rate）要大于待测信号射频带宽的2倍，或大于待测信号基带符号速率的（1+α）倍（α为成型滤波器滚降系数）。仪表上通过调节‘sample ratio’达到改变‘sample rate‘的目的

合理设置触发信号前后采集的样本个数。样本越多，数字化后的IQ数据文件尺寸越大

选用合适的触发方式，基本原则是，时域脉冲形式信号，使用IF Power触发，脉冲上升沿驱动仪表开始采集；时域幅度连续信号，使用Free Run触发，即采样命令发出后即开始采集数据

指定仪表上一个文件存放采好的IQ数据。R&S公司提供.iqw和.iqt两种IQ数据格式，这两种格式本质都是IQ数据，只在携带的附加信息，后处理方式上有差异。CMW/CMP综测仪使用.iqw格式。随IQ数据保存的还有一个.info格式文本文件，记录关键采样参数。

下图展示CMP的IQ Recorder工具成功采集一个脉冲信号的IQ数据，并保存为.iqw文件。

CMW/CMP VSE专属选件

推荐用R&S VSE软件分析CMW/CMP采集的IQ数据。VSE是PC上运行的频谱仪固件，测试功能极为丰富。VSE有类似频谱仪的操作界面，分为结果显示，测试工具选择和软件控制三个区域。

CMW和CMP扩展了各自的VSE专属选件，以支持不同需求。

本文后面给出的例子用到基础IQ和通用矢量信号分析工具。

KM150，基础IQ分析工具

即VSE软件界面上的IQ analyzer，分析IQ信号频谱形态，时域的幅度及多种结果。

KM152，VSA通用矢量信号分析工具

可以测量频率、相位偏差，EVM等指标，显示星座图，展示信号时频域形态，及原始比特译码结果等。

解调并分析一个8PSK信号

一个数字调制信号，只要通过IQ调制方式产生，都可以尝试依托KM150和KM152选件在VSE中进行解调分析。

为了从IQ文件中解调出原始数字信号，需要知道：

仪表采样这个IQ信号使用的采样率，

原始数字信号符号速率

原始数字信号的成型滤波器形态及滚降系数

原始数字信号调制方式或星座图映射方式

例如，以下IQ文件，已知符号速率1 MSymbol/s，采用8 PSK调制，RRC滤波器，滚降系数0.35，基带数字信号码型为格雷码。仪表采集该IQ时sample rate为4882812Hz。

在VSE中选中该IQ文件，填入上述关键参数。

启动KM152的VSA分析，即可得到正确解调结果。

KM150和KM152选件功能还提供非常丰富的测试工具，供使用者从多角度观察待测信号。限于篇幅，下面仅给出几张测试结果的截屏予以展示。详情可联系安泰测试公司相关人员。

总结一下

我们向广大用户推荐使用CMW/CMP的KM150、KM152选件的目的，是为了让使用者能够利用现有R&S射频综测仪硬件资源，通过快速的软件升级，就可扩大非传统通信技术测试能力，从而保证新产品开发和生产的顺利进行，同时又能保护既有投资。