變頻系統(tǒng)群時(shí)延測(cè)量技術(shù)探討

　　及結(jié)果對(duì)比

　　本文在實(shí)驗(yàn)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(shí)間間隔測(cè)量儀”進(jìn)行測(cè)試，下面對(duì)四種測(cè)量方式的測(cè)試過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。

　　這里使用的被測(cè)件是一個(gè)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(cè)試中，則利用了頻譜儀E4448A的下變頻功能，把被測(cè)件的輸出信號(hào)變頻到321.4MHz的中頻，然后在中頻對(duì)FM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和測(cè)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(cè)試中用兩對(duì)和被測(cè)件有同樣變頻關(guān)系的混頻器+濾波器，要求在校準(zhǔn)和測(cè)量過(guò)程中都需要把兩對(duì)校準(zhǔn)混頻器(校準(zhǔn)時(shí)用)或混頻器+被測(cè)變頻器(測(cè)試時(shí)用)、激勵(lì)源、本振源、矢網(wǎng)共時(shí)基。設(shè)置矢網(wǎng)中心頻率為3999MHz，測(cè)量帶寬為36MHz，測(cè)量點(diǎn)數(shù)為101個(gè)點(diǎn)。進(jìn)行矢量校準(zhǔn)后，在測(cè)試支路換上被測(cè)變頻器，直接得到測(cè)試結(jié)果。測(cè)試框圖如圖3所示。

　　圖3 矢網(wǎng)法測(cè)試框圖

　　調(diào)制法中，上行激勵(lì)源要求有內(nèi)調(diào)頻功能，低頻調(diào)制信號(hào)從“LF”口輸出，到“時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x”的一個(gè)端口，已調(diào)載波經(jīng)過(guò)被測(cè)件后，利用頻譜儀的下變頻功能，把信號(hào)下變頻到中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)頻解調(diào)器解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)，到“時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x”的另一個(gè)端口，由時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x測(cè)出兩個(gè)低頻信號(hào)的時(shí)間差，即為該頻點(diǎn)的群時(shí)延值。在工作頻帶內(nèi)，以一定步長(zhǎng)改變上行激勵(lì)源的射頻信號(hào)頻率，即得到工作帶寬內(nèi)群時(shí)延變化。測(cè)試框圖如圖4所示。

　　圖4 調(diào)制法測(cè)試框圖

　　實(shí)驗(yàn)中，在E8257D中設(shè)置調(diào)制信號(hào)為400kHz，調(diào)制頻偏為1MHz，“FM解調(diào)器”解調(diào)出的信號(hào)比較穩(wěn)定，這樣保證了測(cè)量精度。儀器分別采用示波器54855A、時(shí)間間隔分析儀53310A、頻率計(jì)53132A做時(shí)間間隔測(cè)量?jī)x，測(cè)試結(jié)果如圖5所示，

　　圖5 四種方式測(cè)試結(jié)果

　　其中曲線是對(duì)中心頻率進(jìn)行歸一化后的結(jié)果。可以看出，四種方式的測(cè)試結(jié)果十分吻合。

　　測(cè)量分析及實(shí)際測(cè)量時(shí)的建議

　　從圖5可以看出，幾種方式在實(shí)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(cè)試變頻系統(tǒng)時(shí)，從被測(cè)件的相頻特性曲線微分計(jì)算得到群時(shí)延，比較直觀，因?yàn)橛芯_的矢量校準(zhǔn)，可以進(jìn)行絕對(duì)群時(shí)延的測(cè)試。同時(shí)，矢網(wǎng)相位測(cè)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(cè)件帶寬的限制，這一特點(diǎn)對(duì)測(cè)窄帶變頻器十分有意義。測(cè)試時(shí)，進(jìn)行正確的校準(zhǔn)后，選擇合適的孔徑都會(huì)得到穩(wěn)定正確的測(cè)試結(jié)果。但為完成此校準(zhǔn)，針對(duì)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(cè)件能引出時(shí)基信號(hào)，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(shí)基，能簡(jiǎn)化鏈路連接。建議在實(shí)際使用中，校準(zhǔn)支路和測(cè)試支路一旦搭建好，要保持連接固定、不晃動(dòng)，這樣能減少誤差。尤其在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試中，一定要保證這一點(diǎn)。另外，要根據(jù)選用的混頻器性能，給出足夠大的本振信號(hào)和射頻信號(hào)，無(wú)論校準(zhǔn)或測(cè)試時(shí)都要保證這一點(diǎn)。