3. Keysight毫米波测试仪器概览

毫米波测试与低频测试最大的差别，不在于“仪器名字变了”，而在于接口形态、校准方式、链路损耗和参考面都发生了根本变化。在 28 GHz、39 GHz、77 GHz 这些频段上，一段几厘米的电缆就可能带来 1～3 dB 损耗，一个连接器重复插拔就可能让相位漂移几度。因此，理解 Keysight 毫米波仪器家族时，不能只记型号，而要先建立“谁产生信号、谁分析信号、谁定义参考面、谁负责连接”的整体框架。

本节按功能把常用仪器分为六类：信号源、频谱分析仪、矢量网络分析仪（VNA）、任意波形发生器（AWG）、示波器，以及模块化/一体化系统。它们并非彼此替代，而是覆盖从激励、接收、参数提取到波形验证的不同环节。

信号源：毫米波激励的起点

Keysight 毫米波信号源通常分为两类：模拟信号发生器（如 PSG、MXG 系列）和矢量信号发生器（如 VXG、M9384B）。前者输出连续波或简单调制，后者可产生 5G NR、802.11ad/ay 等复杂调制信号。在毫米波频段，信号源的关键指标不是“能不能出频率”，而是输出功率、相位噪声、调制带宽和端口回波损耗。

以 28 GHz 为例，若使用同轴输出，典型最大输出约 +10～+15 dBm；若经过倍频模块或波导接口，输出功率会下降 6～10 dB。实际测试中，常需要在源输出后加一级毫米波放大器，或使用外部混频器扩展频率。此时必须重新校准源端口参考面，否则 DUT 接收到的功率与仪器显示值会相差数 dB。

频谱分析仪与信号分析仪：看功率、看杂散、看噪声

频谱仪负责“看信号在频域的样子”。毫米波频谱分析通常采用外部混频方式：主机工作在较低中频，外部毫米波混频器把 28 GHz 信号下变频到 1～2 GHz 中频。Keysight N9040B、N9020B 配合 11970 系列混频器是常见组合。

关键操作是幅度校准：先用功率计在混频器输入端标定一个已知功率，再在频谱仪上读取对应幅度，修正混频器变频损耗。若不校准，28 GHz 处 1 dB 的混频损耗误差会直接变成 1 dB 的功率读数误差。此外，相位噪声测试需要频谱仪具备互相关能力，否则本振噪声会淹没被测源噪声。

矢量网络分析仪：S 参数的参考面定义者

VNA 是毫米波测试中最核心的仪器之一。它测量的是入射波与反射波之比，因此参考面定义至关重要。Keysight PNA/PNA-X 系列配合毫米波扩频模块，可覆盖到 110 GHz 甚至更高。

毫米波 VNA 测试的第一步永远是校准。常用方法有 SOLT（短路-开路-负载-直通）和 TRL（直通-反射-线）。在波导频段，TRL 更常用，因为波导的短路和负载标准件更容易制作。校准完成后，参考面被“搬”到校准件连接面，此时测得的 S11、S21 才对应 DUT 端口。

一个典型示例：测试 28 GHz 低噪放，校准后测得 S21 = 18.2 dB @ 28 GHz，S11 = -12 dB。若未校准，电缆和转接头引入的 1.5 dB 损耗会让 S21 读数偏低，S11 相位也会偏移。因此，校准不是可选项，而是毫米波 VNA 测试的固定步骤。

任意波形发生器与示波器：时域与基带的验证

AWG（如 M8190A、M8195A）负责产生基带 IQ 信号，再经上变频到毫米波频段。它的关键指标是采样率、垂直分辨率和通道数。例如 M8195A 提供 65 GS/s 采样率，可产生 5G NR 100 MHz 带宽信号。AWG 本身不直接输出毫米波，而是与上变频器配合，因此系统校准需要覆盖基带-射频-毫米波整条链。

示波器（如 UXR 系列）用于观察毫米波信号的时域波形、眼图和 EVM。毫米波示波器测试通常需要外部下变频或宽带探头。UXR 系列具备 110 GHz 带宽，可直接捕获毫米波信号，但需要配套的毫米波探头和校准件。实际测试中，示波器的触发抖动、本底噪声和频响平坦度会直接影响 EVM 测量结果。

模块化系统：产线与多通道场景的选择

当测试从研发走向产线，或需要多通道相参测试时，模块化系统（PXI/AXIe）优势明显。Keysight M9484C VXG 矢量信号发生器、M980xA PXIe VNA、M9703B 数字化仪等模块可集成在同一机箱内，实现多通道同步、快速切换和自动化控制。

模块化系统的代价是校准更复杂：每个模块的参考面、通道间相位一致性、机箱内温度漂移都需要单独处理。因此，产线测试通常会建立每日校准+定期全校准的双层校准策略，用金标准件快速验证系统状态。

仪器协同：一个 28 GHz 发射链路测试示例

假设要测试一个 28 GHz 发射模块，典型仪器连接如下：

• 信号源：M9384B 产生 28 GHz 调制信号，输出 +10 dBm。
• 频谱仪：N9040B + 11970 混频器，测量输出频谱、杂散和 ACPR。
• VNA：PNA-X + 毫米波扩频模块，测量 S11、S21 和群时延。
• 示波器：UXR 系列配合下变频器，观察时域 EVM 和眼图。
• 功率计：用于校准频谱仪和 VNA 的幅度参考。

测试顺序建议：先校准所有仪器参考面，再测 S 参数确认匹配，然后测频谱确认功率和杂散，最后测 EVM 确认调制质量。每一步的结果都应记录参考面、频率、功率和校准状态，否则数据无法复现。

总结来看，Keysight 毫米波仪器体系可以理解为一条从激励到分析、从频域到时域、从台式到模块化的完整链路。信号源和 AWG 负责“产生”，频谱仪、VNA 和示波器负责“测量”，模块化系统负责“集成与自动化”。而贯穿所有仪器的核心概念只有一个：参考面。谁定义了参考面，谁就定义了测量结果的物理意义。