要進行射頻信號的時域測量的一個很大原因在於其直觀性。比如在下圖中的例子中分別顯示了4個不同形狀的雷達脈衝信號，信號的載波頻率和脈衝寬度差異不大，如果隻在頻域進行分析，很難推斷出信號的時域形狀。由於這4種(zhong)時(shi)域(yu)脈(mai)衝(chong)的(de)不(bu)同(tong)形(xing)狀(zhuang)對(dui)於(yu)最(zui)終(zhong)的(de)卷(juan)積(ji)處(chu)理(li)算(suan)法(fa)和(he)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，所(suo)以(yi)就(jiu)需(xu)要(yao)在(zai)時(shi)域(yu)對(dui)信(xin)號(hao)的(de)脈(mai)衝(chong)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)的(de)測(ce)量(liang)，以(yi)保(bao)證(zheng)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)的(de)要(yao)求(qiu)。

    

在傳統的射頻微波測試中
，也會使用一些帶寬不太高（<1GHz）的(de)示(shi)波(bo)器(qi)進(jin)行(xing)時(shi)域(yu)參(can)數(shu)的(de)測(ce)試(shi)，比(bi)如(ru)用(yong)檢(jian)波(bo)器(qi)檢(jian)出(chu)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)包(bao)絡(luo)後(hou)再(zai)進(jin)行(xing)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)
，或(huo)者(zhe)對(dui)信(xin)號(hao)下(xia)變(bian)頻(pin)後(hou)再(zai)進(jin)行(xing)采(cai)集(ji)等(deng)。此(ci)時(shi)由(you)於(yu)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)已(yi)經(jing)過(guo)濾(lv)掉(diao)，或(huo)者(zhe)信(xin)號(hao)已(yi)經(jing)變(bian)換(huan)到(dao)中(zhong)頻(pin)，所(suo)以(yi)對(dui)測(ce)量(liang)要(yao)使(shi)用(yong)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)帶(dai)寬(kuan)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)。

 

但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，信(xin)號(hao)的(de)調(tiao)製(zhi)帶(dai)寬(kuan)越(yue)來(lai)越(yue)寬(kuan)。比(bi)如(ru)為(wei)了(le)兼(jian)顧(gu)功(gong)率(lv)和(he)距(ju)離(li)分(fen)辨(bian)率(lv)，現(xian)代(dai)的(de)雷(lei)達(da)會(hui)在(zai)脈(mai)衝(chong)內(nei)部(bu)采(cai)用(yong)頻(pin)率(lv)或(huo)者(zhe)相(xiang)位(wei)調(tiao)製(zhi)，典(dian)型(xing)的(de)SAR成像雷達的調製帶寬可能會達到2GHz以上。在衛星通信中

，為了小型化和提高傳輸速率，也會避開擁擠的C波段和Ku波段
，采用頻譜效率和可用帶寬更高的Ka波段，實際可用的調製帶寬可達到3GHz以上甚至更高。

 

在這麼高的傳輸帶寬下，傳統的檢波或下變頻的測量手段會遇到很大的挑戰。由於很難從市麵上尋找到一個帶寬可達到2GHz以上同時幅頻/相頻特性又非常理想的檢波器或下變頻器，所以會造成測試結果的嚴重失真。

 

tongshi
，ruguoxuyaoduileidamaichonghuozheweixingtongxinxinhaodeneibutiaozhixinxijinxingjietiao，yexuyaofeichanggaodeshishidaikuan。chuantongdepinpuyiceliangjingduhepinlvfanweihengao，danshishifenxidaikuanmuqianhaidabudaoGHz以上。因此，如果要進行GHz以上寬帶信號的分析解調，目前最常用的手段就是借助於寬帶示波器或者高速的數采係統。

 

要實現射頻信號的直接測量
，首先得益於由於材料和芯片技術發展帶來的實時示波器性能的提升。

 

傳統的示波器由於帶寬較低，無法直接捕獲高頻的射頻信號，所以在射頻微波領域的應用僅限於中頻或控製信號的測試，但隨著芯片
、材料和封裝技術的發展，現代實時示波器的的帶寬、采樣率、存儲深度以及底噪聲、抖動等性能指標都有了顯著的提升。

 

以材料技術為例，磷化銦(InP)材料是這些年國際和國內比較熱門的材料。相對於傳統的SiGe材料或GaAs材料來說，磷化銦(InP)材(cai)料(liao)有(you)更(geng)好(hao)的(de)電(dian)性(xing)能(neng)，可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)的(de)飽(bao)和(he)電(dian)子(zi)速(su)度(du)，更(geng)低(di)的(de)表(biao)麵(mian)複(fu)合(he)速(su)度(du)以(yi)及(ji)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度(du)。在(zai)采(cai)用(yong)新(xin)型(xing)材(cai)料(liao)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，還(hai)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)工(gong)藝(yi)問(wen)題(ti)。比(bi)如(ru)InP材料的高頻特性非常好，但如果采用傳統的鋁基底時會存在熱膨脹係數不一致以及散熱效率的問題。氮化鋁（AIN）是一種新型的陶瓷基底材料，其熱性能和InP更接近且散熱特性更好，但是AlN材料成本高且硬度大，需要采用激光刻蝕加工。

 

借助於新材料和新技術的應用，現代實時示波器的硬件帶寬已經可以達到60GHz以上，同時由於磷化銦(InP)材料的優異特性，使得示波器的頻響更加平坦
、底噪聲更低，同時其較低的功率損耗給產品帶來更高的可靠性。

 

磷化銦材料除了提供優異的高帶寬性能外
，其反向擊穿電壓更高，采用磷化銦材料設計的示波器可用輸入量程可達8V
，相當於20dBm以上，大大提高了實用性和可靠性。

 

 

要保證高的實時的帶寬，根據Nyqist定律
，放大器後麵ADC采樣的速率至少要達到帶寬的2倍以上（工程實現上會保證2.5倍以上）。目前市麵上根本沒有這麼高采樣率的單芯片的ADC

，因此高帶寬的實時示波器通常會采用ADC的拚接技術。

 

典型的ADC拚接有兩種方式，一種是片內拚接

，另一種是片外拚接。片內拚接是把多個ADC的內核集成在一個芯片內部
，典型的如下圖所示的Keysight公司S係列示波器裏使用的40G/s采樣率的10bit ADC芯片，在業內第一次實現8GHz帶寬範圍內10bit的分辨率。片內拚接的優點是各路之間的一致性和時延控製可以做地非常好
，但是對於集成度和工藝的挑戰非常大。

 所謂片外拚接
，就是在PCB板上做多片ADC芯片的拚接。典型的采用片外拚接的例子是Keysight公司的Z係列示波器
，其采用8片20G/s采樣率的ADC拚接實現了160G/s的采樣率，保證了高達63GHz的硬件帶寬。

 

片外拚接要求各芯片間偏置和增益的一致性非常好，同時對PCB上信號和采樣時鍾的時延要精確控製。所以Z係列示波器的前端芯片裏采用了先采樣保持再進行信號分配和模數轉換的技術，大大提高了對於PCB走線誤差和抖動的裕量。