基于频偏功能的混频器/变频器一致性测量

在无线电和射频系统中，许多场合要求使用幅度和相位完全可控的混频器/变频器，因此要求对混频器/变频器的一致性进行测量。混频器/变频器矢量测试方法，虽能同时测量幅度、相位、群延等信息，但对校准过程中的校准混频器提出了互易性要求。由于混频器/变频器组件常带有放大、滤波等环节，实现互易性非常困难，所以混频器/变频器矢量测试方法测量其一致性非常不便。

在矢量网络分析仪中开发的频偏测量方法，能很好地解决互易性困难且需要进行混频器/变频器一致性测试问题，其原理是将矢量网络分析仪源输出频率调节到不同于接收频率上进行测量。基于频偏功能进行混频器/变频器一致性测量，其特点包括：

• 快速且有效的校准；
• 复杂变频组件的相位一致性测量；
• 多通道下多组数据一次性显示等特点。

以下是以AV3672系列矢量网络分析仪为平台开发出的，基于频偏功能的混频器/变频器一致性测量方案，对被测件无附加要求，可适用于各类混频器/变频器的一致性测试。测量连接示意图如下所示。

图1、连接示意图

通过一次测量，即可得到测量混频器相对于校准混频器的一致性参数。每条轨迹都支持幅度、相位、群时延、史密斯圆图、极坐标等多种格式的显示。若需要获得更多的参数，可以选择增加轨迹，来获得更多信息。

测试原理

1)、频偏功能

变频器件具有不同频率的输入信号、输出信号及本振频率信号，因此，基于网络仪的频偏功能是保证变频器件准确测量的先决条件。

测量过程中，频偏功能将网络仪内部的两个源输出不同频率、功率的信号。如图2所示，端口1输出射频信号，通过功分器作用在参考混频器和校准/测量混频器的射频输入端口上。端口3输出本振信号，同样通过功分器作用在参考混频器和校准/测量混频器的本振端口上。这样就驱动了测试中的混频器。

2)、接收机模式

通过矢量网络分析仪的接收机模式，可以直接获取任意端口的接收信号。利用这个功能，使端口2、端口4分别接收参考混频器和校准/测量混频器的中频输出信号，然后做比值，就可得到校准/测量混频器对参考混频器的一致性。

图2、频偏法测混频组件相位一致性实例

3)、校准过程

因为使用上述方法，在网络仪端口引入了电缆、功分器等，增大了测量中的误差，所以在测试被测混频器之前，需要通过利用参考混频器和校准混频器（标定过的）。进行校准处理。

按图2所示，将参考混频器和校准混频器连接到矢量网络分析仪上，然后再测量轨迹上（B/D,1）使用网络分析仪的归一化功能，进一步将网络中的误差和参考混频器的影响消除。即在测试被测混频器中，将被测混频器的指标归一化到校准混频器上。

测试步骤

1)、在网络仪主界面在轨迹上右键选择[测量…]，选择接收机模式下的参数。

图3、参数选择

2)、在网络仪主界面中，选择[功率]->[功率和衰减…]，设置两个源分别输出射频功率和本振功率。

图4、功率设置

3)、在网络仪主界面中，选择[频率]->[频率偏移…]，设置两个源分别输出射频频率和本振频率，接收端口3、4工作在中频频率上。

图5、频率设置

4)、测量完校准混频器，点击主界面中的[分析]->[存储]->[归一化]，将测量数据进行归一化。

图6、校准混频器归一化

5)、用测量混频器替换校准混频器，进行幅度、相位测量参数的查看。使用网络仪主界面中的[光标]功能，设置1个或多个光标，可进行详细参数的对比。

图7、测量混频器相位值

至此，已完成混频器相位一致性测量所有测试前准备工作，依次将待测混频器连接到网络仪中进行测试，即可完成了一致性的后续工作。