一般情況下，用戶會采用實際裝配試驗來衡量和判定各器部件的指標是否滿足系統整體性能的要求，該種方式迭代周期長，容錯率低，無法滿足系統裝備的更新速度；而采用全數字仿真模擬，則無法真實地反應和評估出實際研發器部件的指標對系統性能的影響。有鑒于此，本文以3672矢量網絡分析儀為核心測量主機，配以商業軟件，用以模擬可嵌入實測數據的數字通信系統鏈路，向用戶展示了半實物仿真測試試驗的構建過程，為用戶全面檢測和高效驗證各器部件的指標是否滿足系統整體性能的要求提供解決方案。

1、系統組成

測試系統組成如圖1所示，此系統的主要組成為：

（1）測試主機：矢量網絡分析儀，型號3672E，頻段10MHz ~67GHz；

（2）仿真軟件：Visual System  Simulator；

（3）機械校準件：2.4mm同軸校準件；

（4）濾波器：腔體濾波器，BP2630-45-8CSD；

（5）低噪聲放大器：頻段2GHz-50GHz，增益28dB；

（6）測試電纜若干。

圖1 半實物仿真測試系統實物圖

2、仿真測試流程

(1) 仿真鏈路搭建

打開VSS系統仿真軟件，創建一個新工程，點擊[System Diagrams] →[New System Diagram]，鍵入“QAM System with Ideal Filter and Ideal AMP”，創建理想的系統圖。點擊[Elements]選項，在系統圖中依次添加如表1所示的元器件，搭建如圖2所示的通信仿真鏈路來模擬和分析理想（實際）低噪聲放大器和帶通濾波器對通信系統輸出功率的影響。

表1 元器件列表

圖2 通信系統仿真鏈路

(2) 校準

啟動矢量網絡分析儀并預熱30分鐘以上，并對矢量網絡分析儀進行如圖3所示的短路（SHORT）-開路（OPEN）-負載（LOAD）校準和未知直通（Unknown thru）校準，對系統誤差進行修正，提高儀器測量精度。

圖3 矢量網絡分析儀SOLT全雙端口校準

(3) 仿真主機與測試主機連接

使用LAN將矢量網絡分析儀與仿真主機進行連接。注意：需保證兩者處于同一網段內。

(4)DUT參數測量

使用預熱和校準完成后的矢量網絡分析儀對被測器件（低噪聲放大器/帶通濾波器）的性能指標參數進行測試，矢量網絡分析儀的參數設置如表2所示。

表2 矢量網絡分析儀參數設置

(5) 實測數據實時嵌入

本文采用VSS的TestWave進行實測數據的實時傳輸，首先以帶通濾波器的實測數據實時傳輸為例：

a.實測數據采集。

點擊VSS主界面[Project]→[TestWave]→[Instrument Data Transfer]進入如圖4所示的操作界面。此時，[Instrument]顯示連接儀器的型號[Ceyear 3672 Series]，[IP Address]顯示仿真主機設置的IP地址，[Measurement Data]選擇[Full 2-Port R]，[Destination S-Parameter Store]列表中綠色的S11，S12，S21，S22參數代表帶通濾波器的實際測試數據；

圖4 TestWave實測數據傳輸

b.實測數據嵌入。

點擊TestWave的[Data Management]選項卡，進入如圖5所示的操作界面，在[Name]選項中鍵入文件名“FILTER”，點擊[Embed Updated Data File in Project]，帶通濾波器的實測數據便嵌入到仿真工程中的[Data Files]目錄下，文件名為“FILTER”；

圖5 仿真鏈路嵌入實測數據

c.同理，依次執行步驟a和步驟b，低噪聲放大器的實測數據同樣嵌入到了仿真工程中的[Data Files]目錄下，文件名為“LNA”。為與濾波器數據區分，在執行步驟b時，將[Name]選項中的文件名命名為“LNA”；

至此，實際濾波器和低噪聲放大器的測試結果全部嵌入到VSS仿真工程的[Data Files]目錄下，文件名分別為“FILTER”和“LNA”，如圖5所示。

(6) 半實物仿真鏈路搭建

在VSS主界面點擊[project] →[System Diagrams] →[New System Diagram]，鍵入“QAM System with Measured Filter and Measured AMP”，創建半實物仿真測試系統圖。按照步驟（1）進行仿真鏈路搭建，需要注意的是，需添加LIN_S元件替換圖2中的AMP_B和BPFB，用以接收實測低噪聲放大器和帶通濾波器的測試數據。具體操作為：依次點擊VSS主界面的[Project]→[Elements]→[RF Blocks]→[Linear Filters]→[Simulation based]選擇LIN_S元件，替換圖2中的理想放大器AMP_B和理想帶通濾波器BPFB，并將LIN_S元件的NET參數分別指向[Data Files]下面的“LNA”和“FILTER”數據，搭建如圖6所示的半實物仿真測試鏈路。

圖6 半實物仿真測試鏈路

(7) 結果對比分析

點擊VSS主界面的[Run/Stop System Simulators]按鈕，便可得到如圖7所示的理想鏈路和半實物仿真鏈路的輸出功率譜曲線。可以看出，對于理想鏈路，經過濾波器和放大器后，信號功率放大27.554dBm，半實物仿真測試鏈路，信號功率放大26.996dBm。而且帶通濾波器表現出了較為平坦的通帶特性。理想濾波器帶外抑制更為明顯，低端帶外抑制達118.056dBm，高端帶外抑制可達119.256dBm，濾波效果顯著。實際濾波器的低端帶外抑制為69.764dBm，高端帶外抑制為69.774dBm。盡管實際濾波器的帶外抑制較差，但總體上滿足該系統需求。

圖7功率譜仿真測試結果

3、結論

本文以3672矢量網絡分析儀為核心測量主機，以AWR的VSS系統級仿真模塊模擬器件的運行環境，并將實際帶通濾波器和低噪聲放大器的實測數據嵌入仿真系統中，成功搭建了半實物仿真測試系統，真實地模擬和分析了實際帶通濾波器和低噪聲放大器指標對系統性能的影響。