一、概述
USG5000V系列射频矢量信号发生器是优利德面向无线通信研发与产线测试推出的高性能信号源,整机为2U高度标准机箱,CW输出频率覆盖9 kHz~22 GHz,矢量调制(I/Q)频率范围5 MHz~6 GHz、最大调制带宽150 MHz,支持5G NR、LTE、WLAN、Bluetooth、ZigBee、Z-Wave等标准制式信号以及Custom(16QAM/64QAM/PSK/FSK/ASK/MSK)、多音调制、任意波回放(ARB),并集成50 MHz函数/任意波形发生器、高稳OCXO参考与一键式AWGN噪声叠加功能。本文整理了来自官方数据手册的关键实测数据,呈现仪器实际性能。

图1 USG5000V系列信号流框图主界面(基带→I/Q Stream Mapper→射频), 清晰呈现参数链路与状态
二、核心规格
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| 项目 | 规格 |
| 频率范围(CW) | 9 kHz~14 GHz(USG5014V / 5014V-P);9 kHz~22 GHz(USG5022V-P) |
| 矢量调制范围 | 5 MHz~6 GHz,瞬时调制带宽最大150 MHz |
| 频率分辨率 | 0.001 Hz |
| 输出电平范围 | -135 dBm ~ +25 dBm(动态范围最高160 dB) |
| 幅度精度 | ≤0.7 dB(典型值) |
| 参考时钟 | 标配高稳定度OCXO恒温晶振;10 MHz外参考自动/手动切换 |
| 任意波存储深度 | 最高500 MSa,1024个波形段 |
| LF函数发生器 | 50 MHz,幅度1 mVpp~2 Vpp(50 Ω) |
| 脉冲调制(选件) | 最小脉宽40 ns,通断比70 dB,可编辑脉冲串 |
三、实测亮点
3.1 相位噪声:1 GHz载波-122 dBc/Hz
USG5000V系列采用低噪声参考与OCXO高稳时钟,频谱纯度领先:
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| 载波频率 | 单边带相位噪声(典型值,20 kHz偏移) |
| 5 MHz / 10 MHz / 25 MHz / 100 MHz / 250 MHz | -125 dBc/Hz(@20 kHz偏移) |
| 500 MHz | -128 dBc/Hz(@20 kHz偏移) |
| 1 GHz | -122 dBc/Hz(@20 kHz偏移) |
| 4 GHz | -109 dBc/Hz(@20 kHz偏移) |
| 10 GHz | -102 dBc/Hz(@20 kHz偏移) |
| 20 GHz | -98 dBc/Hz(@20 kHz偏移) |
图2 100 MHz / 500 MHz / 1 GHz / 4 GHz / 10 GHz / 20 GHz载波相位噪声实测截图(来自频谱分析仪),Marker处Spot Noise读数与上表一致
3.2 最大输出功率:全频段+17 dBm以上
USG5000V系列内置电控衰减器+机械衰减器(-P机型),可在全频段输出+17 dBm以上的较大功率,无需外置放大器即可直接驱动被测件;-135 dBm最小输出又满足接收机灵敏度、blocker等低电平测试需求。
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| 频率范围 | 最大输出功率(典型值) |
| 5 MHz ~ 50 MHz | +18 dBm |
| 50 MHz ~ 1.6 GHz | +25 dBm |
| 1.6 GHz ~ 2 GHz | +23 dBm |
| 2 GHz ~ 6 GHz | +22 dBm |
| 6 GHz ~ 12 GHz | +21 dBm |
| 12 GHz ~ 16 GHz | +21 dBm |
| 16 GHz ~ 20 GHz | +19 dBm |
| 20 GHz ~ 22 GHz | +17 dBm |

图3 全频段最大输出功率曲线(依据数据手册典型实测值绘制)
3.3 矢量调制精度:QPSK EVM 0.4%、5G NR ACPR <-55 dBc
矢量调制精度直接决定通信测试的置信度。USG5000V系列在1 GHz载波QPSK调制下EVM典型值仅0.4%,主流制式实测如下:
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| 制式 | 载波 | 实测精度(典型值) |
| QPSK | 1 GHz | 0.4% |
| W-CDMA | 典型频点 | <0.4% |
| LTE 64QAM | 典型频点 | <0.45% |
| GSM | 典型频点 | <0.8% |
| 5G NR (100 MHz BW, FR1) | 3.8 GHz | ACPR <-55 dBc |

图4 QPSK星座图:1 GHz载波,EVM实测典型值0.4%
图5 5G NR 100 MHz信号ACPR频谱(3.8 GHz载波,典型值-55 dBc)
3.4 40 ns窄脉冲 + 70 dB通断比
选配窄脉冲选件(USG5000-PG)后,仪器可输出脉宽40 ns、分辨率10 ns、通断比高达70 dB的脉冲信号,并支持脉冲串编辑与脉冲对功能,可满足汽车毫米波雷达、激光雷达、时域反射等场景的测试需求。

图6 40 ns窄脉冲波形:脉冲串与单脉冲展开
3.5 一键式AWGN噪声叠加
传统做法需要外置独立噪声源与功分器,USG5000V在基带链路直接注入AWGN:开启"噪声叠加"后即可在有用信号上叠加高斯白噪声,噪声带宽在系统带宽~50 MHz范围内可调,SNR可控准确,简化接收机灵敏度、解调门限等测试。下方信号流截图展示了"噪声叠加"在I/Q Stream Mapper前的位置。

图7 信号流框图中"噪声叠加"节点处于基带与I/Q Mapper之间,实现一体化的AWGN注入
3.6 数字调制与任意波回放
仪器内置基带信号发生器支持实时Custom调制(16/32/64/128/256/512 QAM、BPSK/QPSK/8PSK/DQPSK、2/4/8/16 FSK、ASK、MSK等)、ARB任意波回放(500 MSa存储、1024个波形段,支持连续/单次/段提前/门选通触发)、多音调制与IoT调制(ZigBee、Z-Wave)。

图8 多音调制频谱
3.7 LF 50 MHz函数/任意波形发生器
仪器集成LF通道,最高50 MHz,支持正弦、方波、脉冲、三角波、任意波、直流与噪声;幅度1 mVpp~2 Vpp(50 Ω),支持基波/调制/扫描三种模式。一体化设计省去外置低频源,节省机架空间。

图9 LF调制模式下,1 kHz正弦波对载波进行50%深度AM调制,界面实时显示已调波形包络
3.8 功率计功率去嵌
选配USB功率计套件(USG5000-PK)后,通过前面板USB连接功率传感器即可直接在仪器界面上完成功率测量、输出功率控制与传输线损校准------这就是"功率去嵌"流程,能显著减少产线批量测试的系统误差。

图10 功率计界面:幅度偏移/测量频率/频率倍乘系数设置齐全,便于适配外置放大器、衰减器链路
四、配套软件 SignalStudio
配套SignalStudio软件可在基带、射频或微波频段创建5G NR、LTE FDD/TDD、W-CDMA、WLAN 802.11、Bluetooth、ZigBee、IOT等标准制式信号,并将生成的波形一键导入USG5000V,有效减少信号仿真时间。

图11 SignalStudio主界面:Digital / Custom OFDM / LTE FDD / LTE TDD / 5G NR / W-CDMA / WLAN 802.11 / Bluetooth / Zigbee / IOT 一应俱全
五、型号一览
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| 型号 | CW频率范围 | 机械衰减器 |
| USG5014V | 9 kHz~14 GHz | 无 |
| USG5014V-P | 9 kHz~14 GHz | 内置机械衰减器 |
| USG5022V-P | 9 kHz~22 GHz | 内置机械衰减器 |
选件:USG5000-PM(脉冲调制)、USG5000-PG(窄脉冲发生器)、USG5000-PK(功率计测试套件)、USG5000-GPIB(GPIB接口)。