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R&S®FSPN 相位噪声分析仪和 VCO 测试仪 1 MHz 至 8GHz

所属分类:

信号源分析仪


  • 产品描述
  • 选件
    • 品牌: 罗德与施瓦茨
    • 商品名称: R&S®FSPN 相位噪声分析仪和 VCO 测试仪 1 MHz 至 8GHz
    • 品牌: 罗德与施瓦茨

    罗德与施瓦茨 FSPN 相位噪声分析仪:高频信号质量分析的标杆设备

    一、产品定位与核心价值

    罗德与施瓦茨(Rohde & Schwarz)推出的 FSPN 系列相位噪声分析仪,是专为射频 / 微波信号源特性分析设计的高端测试设备。其核心价值在于:


     

    • 超宽频率覆盖:基础型号 FSPN26 支持 1 MHz 至 26.5 GHz,扩展型号 FSPN50 可达 50 GHz,覆盖 5G 毫米波(28 GHz/39 GHz)、汽车雷达(77 GHz/79 GHz)及太赫兹频段(100 GHz 以上),满足 6G 预研、卫星通信及工业检测需求。
    • 超高灵敏度测量:采用实时互相关技术(Cross-Correlation),在 1 GHz 载波 @10 kHz 偏移时相位噪声典型值达 -172 dBc/Hz,比传统方法提升 10-20 dB,可精准表征低噪声振荡器(如 OCXO、DRO)的相位稳定性。
    • 集成化测试能力:内置超低噪声直流源(3 路独立输出),支持 VCO 特性自动测试(频率 / 功率 / 电流随电压变化),并可同步测量幅度噪声(AM Noise),简化测试流程。

    二、核心技术突破

    实时互相关技术
    • 灵敏度提升:通过双通道独立下变频与硬件互相关引擎,消除随机噪声干扰,在 26.5 GHz 时相位噪声灵敏度比竞品提升 10 dB 以上。例如,在 10 GHz 载波 @10 kHz 偏移时,FSPN26 的相位噪声典型值为 -153 dBc/Hz,优于 Keysight E5052B 的 -148 dBc/Hz
    • 测量速度优化:生产场景下仅需 2-3 次互相关即可完成高质量 VCO 测试,研发场景可通过增加互相关次数(最高 100 次)实现飞秒级抖动分析,兼顾效率与精度。
    多维度信号质量分析
    • 瞬态测量:同步监测频率、相位和功率随时间的变化,支持微秒级分辨率,可捕捉雷达 chirp 信号的非线性失真或卫星通信的突发干扰。
    • 脉冲信号分析:一键测量脉冲源的相位噪声,支持脉冲宽度、占空比及上升 / 下降沿的精确表征,适用于军事雷达与工业脉冲激光器测试。
    • VCO 特性自动化:内置 3 路超低噪声直流源(0-20 V,±10 mA),自动扫描调谐电压并生成 VCO 特性曲线(如频率灵敏度、功率波动),减少手动操作误差。
    智能化操作与扩展性
    • 图形化界面:12.1 英寸触摸屏支持多窗口显示,可同时查看相位噪声、抖动和频谱数据,一键生成符合 3GPP、IEEE 标准的测试报告。
    • 软件定义功能:通过选件激活更高频率范围(如 FSPN50 扩展至 50 GHz)或升级抖动分析软件,灵活适配不同测试需求。
    • 自动化集成:支持 SCPI 命令与 LAN 远程控制,可无缝嵌入 ATE 系统,提升产线测试效率。

    三、典型应用场景

    5G 与 6G 通信
    • 毫米波 PA 验证:测量 28 GHz/39 GHz 5G NR 信号的相位噪声与 EVM(误差矢量幅度),验证基站功放的线性度,支持 3GPP TS 38.141 标准。
    • 6G 太赫兹研发:通过 11970 系列谐波混频器扩展至 110 GHz,分析太赫兹频段信号的相位噪声与调制精度,助力 6G 超高速通信系统的预研。
    汽车雷达与工业检测
    • 77 GHz FMCW 信号分析:测量汽车雷达的线性度与相位噪声,确保 ADAS 系统的目标识别精度,满足 ISO 26262 功能安全要求。
    • 太赫兹无损检测:配合太赫兹混频器,分析聚乙烯管道热熔接头的缺陷,提升工业检测效率与精度。
    卫星通信与航空航天
    • Ka 波段信号验证:测试卫星通信设备的相位噪声与频率稳定性,确保星地链路的可靠性,支持高吞吐量卫星(HTS)服务。
    • 雷达抗干扰优化:实时监控雷达信号的频谱纯度,抑制杂散信号对导航系统的影响,提升军用雷达的抗干扰能力。

    四、技术参数对比

    参数Rohde & Schwarz FSPN26Keysight E5052B同类竞品(示例)
    频率范围1 MHz 至 26.5 GHz10 MHz 至 110 GHz10 MHz 至 100 GHz
    相位噪声(1 GHz)-172 dBc@10 kHz-168 dBc@10 kHz-162 dBc@10 kHz
    抖动分辨率飞秒级(fs)皮秒级(ps)皮秒级(ps)
    实时频谱监控15 MHz 扫宽10 MHz 扫宽10 MHz 扫宽
    输入功率范围-50 dBm 至 + 10 dBm-20 dBm 至 + 20 dBm-15 dBm 至 + 15 dBm
    VCO 直流源3 路(0-20 V)


     

    优势总结


     

    • 互相关技术:FSPN 的硬件互相关引擎显著提升高频相位噪声测量灵敏度,尤其适合研发场景。
    • VCO 测试集成:内置直流源与自动化测试功能,简化 VCO 特性分析流程,降低系统搭建成本。
    • 性价比:二手市场价格约为 Keysight 新品的 20%-50%,且支持与 R&S 其他设备(如 FSWP 频谱仪)协同工作。
  • 一、FSPN 系列核心型号与技术参数

    1. 型号与频率范围

    型号频率范围相位噪声典型值(1 GHz/10 kHz)核心功能
    FSPN81 MHz~8 GHz<–163 dBc/Hz基础相位噪声分析,支持 VCO 特性测试
    FSPN261 MHz~26.5 GHz<–163 dBc/Hz毫米波频段(如汽车雷达 77 GHz)扩展,支持实时互相关技术
    FSPN501 MHz~50 GHz<–163 dBc/Hz覆盖 5G FR2 频段(21.84 GHz~50.20 GHz),支持 Ka/Q/V 频段应用21

    2. 关键技术指标

    • 互相关技术:通过实时互相关提升灵敏度(典型增益 10~20 dB),减少测量时间(生产场景仅需少量互相关)。
    • VCO 特性分析:内置超低噪声直流源(<10 μVrms),支持频率 / 灵敏度 / 功耗随调谐电压的自动扫描。
    • 时域分析:8 GHz 带宽支持稳定时间测量(如频率跳变、相位暂态响应)。

    二、核心选件与功能扩展

    1. 硬件扩展选件

    选件类型功能描述适用场景
    外部混频器11970 系列谐波混频器(10 MHz~110 GHz),支持毫米波频段(如 77 GHz 汽车雷达)需配合 FSPN26/FSPN50 主机使用
    校准套件E5053A-1A7(1 年期校准服务)或 ANSI Z540-1 溯源校准证书高精度计量需求
    机架安装套件19 英寸导轨(E5053A-1CM)或便携手柄(E5053A-1CN)实验室集成或现场测试

    2. 软件功能选件

    选件型号功能描述依赖条件
    N5102A相位噪声测量软件(互相关法,灵敏度 - 168 dBc/Hz)FSPN 主机需安装此许可证
    N5103A抖动分析软件(飞秒级分辨率)同上
    E5055A-K111GBAS(地基增强系统)航空导航测试需配合专用夹具及主机校准程序

    三、典型应用场景

    1. 射频信号源研发

    • VCO 特性优化:测量频率 - 电压曲线、灵敏度及相位噪声随调谐电压的变化3
    • OCXO/TCXO 稳定性分析:时域 Allan 方差计算,支持长期频率稳定性评估。

    2. 通信与雷达系统

    • 5G 基站:验证毫米波 PA/LNA 的相位噪声性能(如 28 GHz/39 GHz 频段)21
    • 汽车雷达:77 GHz 车载雷达芯片的相位噪声与动态范围测试。

    3. 计量与校准

    • 标准实验室:作为相位噪声测量基准,配合 11970 系列混频器实现 110 GHz 频段溯源3
    • 生产测试:快速互相关模式(≤10 次)满足高吞吐量需求。

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