直面极限:超高带宽AD/DA连续测量
2026年02月02日
在我们身处的物理世界中,信息——无论是声音、图像、温度还是无线电波——都以连续的模拟信号形式存在;而数字世界则建立在离散的二进制之上。
模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)正是横跨在这两个世界之间的“翻译器”。可以说,现代信息技术的每一次飞跃,都依赖翻译在“速度”和“精度”上的重大突破。

1 高速AD/DA技术发展
高速AD/DA技术的演进,是一个在采样率、精度、集成度三个核心维度上阶梯式突破的过程,其根本驱动力来自于现代无线通信、航空航天、高端测试测量等领域对更宽频谱与更智能处理的迫切需求。

随着光纤通信、5G/WiFi 7、雷达及高端示波器等前沿应用对信号带宽的需求持续攀升,对ADC转换速率的要求已经达到数GS/s至数十GS/s级别;而在有线通信、材料探查等尖端领域,部分先进设备更要求ADC具备数百GS/s级别的转换能力。在此趋势下,以Flash ADC为代表的单一核心架构,已无法通过渐进式改进实现“数量级”的性能跃升。

不同应用场景对“速度”和“精度”的多样化需求(Robertson,2015)
为此,技术演进路径发生了根本性转变。时域交织技术的成熟与应用,标志着设计思想从“更快的单核”转向“多核协同”。与此同时,混合架构(如融合噪声整形技术的NS-SAR)通过优势互补,在特定性能区间实现了对传统权衡边界的有效突破。

不同架构类型ADC的SNDR-转换速率(Murmann,2024)
高速AD/DA技术的不断演进,使其性能验证面临前所未有的挑战。当器件性能逼近物理极限,传统测试方法、设备与标准面临失准甚至失效的风险。因此,评估前沿器件的首要原则是:
测量系统的核心指标必须显著优于被测器件,以构建足够的“性能余量”。
在实际测试中,这一原则直接转化为对测试系统中信号链两端关键设备——信号源与频谱分析仪的极致要求和严苛考验。
2 对信号源纯度的极致要求
信号源的性能是ADC动态测试的基准,其任何非理想特性都将直接“污染”测量结果。具体而言,主要体现在以下三个核心维度的挑战与对应要求上:

万里眼SG110矢量信号发生器的设计理念正是为了应对上述极致要求:

万里眼SG110矢量信号发生器
■ 6 kHz~110 GHz高频直出:
无需外部倍频链路,从源头避免额外失真与插损,为ADC/DAC提供纯净高频激励。
■ 卓越频谱纯度:
超低相位噪声(<-145dBc/Hz@1GHz offset 10kHz);提供低频谐波抑制选件,有效隔离信号源自身失真,确保SFDR测量准确。

低频谐波抑制选件
■ 高功率与大动态范围:
输出功率高达+20dBm以上,并在全功率范围内保持优异线性度,可直接驱动ADC至满量程甚至过载点,无需外置放大器即可全面表征线性度、增益压缩等动态特性。
3 对频谱分析仪的严苛考验
频谱分析仪是观察DAC输出的“眼睛”,其性能直接决定了我们能否“看见”并“看清”器件的真实表现。面对高性能DAC,分析仪自身必须在以下方面接受考验:

为应对以上挑战,万里眼SA110信号与频谱分析仪的设计具备:

万里眼SA110信号与频谱分析仪
■ 2Hz~110GHz 连续分析
无需外部混频,覆盖5G毫米波、卫星通信等前沿应用的测试需求,可完整捕获AD/DA器件的全部频谱成分(基波、谐波、宽带噪声),确保性能评估的全面性。
■ 极低噪声基底
超低显示平均噪声电平(-169dBm/Hz@1GHz);优异的相位噪声(<-136dBc/Hz@1GHz offset 10kHz),可准确区分钟源与被测器件自身的噪声。

超低底噪
■ 快速扫频与高效计算:
创新快扫RBW滤波技术使扫频速度提升90%;提供丰富易用的测量功能,可直接获取功率、ACLR、IP3、相位噪声等关键参数;支持5GNR、WIFI系列等多种无线通信标准的测试能力,并能通过测量结果快速计算 AD/DA 动态性能的核心指标(SFDR、THD、SNR、SINAD、ENOB等)。

快速扫频界面
前沿AD/DA的测试要求测试系统——尤其是信号源与频谱分析仪——不仅要完成测量,更需定义测量的可信边界。
唯有在信号生成与分析两端构筑起坚实的“性能余量”,才能穿透不确定性的迷雾,真实揭示器件的性能极限,驱动设计迭代与系统创新。


