變頻系統(tǒng)群時延測量技術(shù)分析

　　及結(jié)果對比

　　本文在實驗中采用了矢網(wǎng)法和調(diào)制法，其中調(diào)制法分別采用了三種儀器作為“時間間隔測量儀”進(jìn)行測試，下面對四種測量方式的測試過程及結(jié)果進(jìn)行說明。

　　這里使用的被測件是一個C頻段的變頻系統(tǒng)，其輸入端中心頻率為6224GHz，本振2225MHz，輸出端的中心頻率為3999GHz，工作帶寬為36MHz。在矢網(wǎng)法中進(jìn)行了混頻器矢量校準(zhǔn)。在調(diào)頻法測試中，則利用了頻譜儀E4448A的下變頻功能，把被測件的輸出信號變頻到321.4MHz的中頻，然后在中頻對FM信號進(jìn)行解調(diào)和測量。

　　矢網(wǎng)法中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有矢量校準(zhǔn)和頻率偏置功能，我們選用E8363B分析儀，測試中用兩對和被測件有同樣變頻關(guān)系的混頻器+濾波器，要求在校準(zhǔn)和測量過程中都需要把兩對校準(zhǔn)混頻器(校準(zhǔn)時用)或混頻器+被測變頻器(測試時用)、激勵源、本振源、矢網(wǎng)共時基。設(shè)置矢網(wǎng)中心頻率為3999MHz，測量帶寬為36MHz，測量點數(shù)為101個點。進(jìn)行矢量校準(zhǔn)后，在測試支路換上被測變頻器，直接得到測試結(jié)果。測試框圖如圖3所示。

　　圖3 矢網(wǎng)法測試框圖

　　調(diào)制法中，上行激勵源要求有內(nèi)調(diào)頻功能，低頻調(diào)制信號從“LF”口輸出，到“時間間隔測量儀”的一個端口，已調(diào)載波經(jīng)過被測件后，利用頻譜儀的下變頻功能，把信號下變頻到中頻信號，經(jīng)過調(diào)頻解調(diào)器解調(diào)出低頻調(diào)制信號，到“時間間隔測量儀”的另一個端口，由時間間隔測量儀測出兩個低頻信號的時間差，即為該頻點的群時延值。在工作頻帶內(nèi)，以一定步長改變上行激勵源的射頻信號頻率，即得到工作帶寬內(nèi)群時延變化。測試框圖如圖4所示。

　　圖4 調(diào)制法測試框圖

　　實驗中，在E8257D中設(shè)置調(diào)制信號為400kHz，調(diào)制頻偏為1MHz，“FM解調(diào)器”解調(diào)出的信號比較穩(wěn)定，這樣保證了測量精度。儀器分別采用示波器54855A、時間間隔分析儀53310A、頻率計53132A做時間間隔測量儀，測試結(jié)果如圖5所示，

　　圖5 四種方式測試結(jié)果

　　其中曲線是對中心頻率進(jìn)行歸一化后的結(jié)果?？梢钥闯觯姆N方式的測試結(jié)果十分吻合。

　　測量分析及實際測量時的建議

　　從圖5可以看出，幾種方式在實際使用中都是可行的，可根據(jù)具體情況選擇使用。

　　矢網(wǎng)法在測試變頻系統(tǒng)時，從被測件的相頻特性曲線微分計算得到群時延，比較直觀，因為有精確的矢量校準(zhǔn)，可以進(jìn)行絕對群時延的測試。同時，矢網(wǎng)相位測量精度高，接收機(jī)中頻帶寬小(E8363B可達(dá)到1Hz)，原則上不受被測件帶寬的限制，這一特點對測窄帶變頻器十分有意義。測試時，進(jìn)行正確的校準(zhǔn)后，選擇合適的孔徑都會得到穩(wěn)定正確的測試結(jié)果。但為完成此校準(zhǔn)，針對不同的變頻系統(tǒng)要配備專用混頻器和濾波器，還要求被測件能引出時基信號，連接比較復(fù)雜。相比之下，新一代PNA-X系列矢網(wǎng)，不需要共時基，能簡化鏈路連接。建議在實際使用中，校準(zhǔn)支路和測試支路一旦搭建好，要保持連接固定、不晃動，這樣能減少誤差。尤其在系統(tǒng)級測試中，一定要保證這一點。另外，要根據(jù)選用的混頻器性能，給出足夠大的本振信號和射頻信號，無論校準(zhǔn)或測試時都要保證這一點。