变频系统群时延测量技术探讨

　　及结果对比

　　本文在实验中采用了矢网法和调制法，其中调制法分别采用了三种仪器作为“时间间隔测量仪”进行测试，下面对四种测量方式的测试过程及结果进行说明。

　　这里使用的被测件是一个C频段的变频系统，其输入端中心频率为6224GHz，本振2225MHz，输出端的中心频率为3999GHz，工作带宽为36MHz。在矢网法中进行了混频器矢量校准。在调频法测试中，则利用了频谱仪E4448A的下变频功能，把被测件的输出信号变频到321.4MHz的中频，然后在中频对FM信号进行解调和测量。

　　矢网法中的矢量网络分析仪有矢量校准和频率偏置功能，我们选用E8363B分析仪，测试中用两对和被测件有同样变频关系的混频器+滤波器，要求在校准和测量过程中都需要把两对校准混频器(校准时用)或混频器+被测变频器(测试时用)、激励源、本振源、矢网共时基。设置矢网中心频率为3999MHz，测量带宽为36MHz，测量点数为101个点。进行矢量校准后，在测试支路换上被测变频器，直接得到测试结果。测试框图如图3所示。

　　图3 矢网法测试框图

　　调制法中，上行激励源要求有内调频功能，低频调制信号从“LF”口输出，到“时间间隔测量仪”的一个端口，已调载波经过被测件后，利用频谱仪的下变频功能，把信号下变频到中频信号，经过调频解调器解调出低频调制信号，到“时间间隔测量仪”的另一个端口，由时间间隔测量仪测出两个低频信号的时间差，即为该频点的群时延值。在工作频带内，以一定步长改变上行激励源的射频信号频率，即得到工作带宽内群时延变化。测试框图如图4所示。

　　图4 调制法测试框图

　　实验中，在E8257D中设置调制信号为400kHz，调制频偏为1MHz，“FM解调器”解调出的信号比较稳定，这样保证了测量精度。仪器分别采用示波器54855A、时间间隔分析仪53310A、频率计53132A做时间间隔测量仪，测试结果如图5所示，

　　图5 四种方式测试结果

　　其中曲线是对中心频率进行归一化后的结果。可以看出，四种方式的测试结果十分吻合。

　　测量分析及实际测量时的建议

　　从图5可以看出，几种方式在实际使用中都是可行的，可根据具体情况选择使用。

　　矢网法在测试变频系统时，从被测件的相频特性曲线微分计算得到群时延，比较直观，因为有精确的矢量校准，可以进行绝对群时延的测试。同时，矢网相位测量精度高，接收机中频带宽小(E8363B可达到1Hz)，原则上不受被测件带宽的限制，这一特点对测窄带变频器十分有意义。测试时，进行正确的校准后，选择合适的孔径都会得到稳定正确的测试结果。但为完成此校准，针对不同的变频系统要配备专用混频器和滤波器，还要求被测件能引出时基信号，连接比较复杂。相比之下，新一代PNA-X系列矢网，不需要共时基，能简化链路连接。建议在实际使用中，校准支路和测试支路一旦搭建好，要保持连接固定、不晃动，这样能减少误差。尤其在系统级测试中，一定要保证这一点。另外，要根据选用的混频器性能，给出足够大的本振信号和射频信号，无论校准或测试时都要保证这一点。