CN103595404B - 一种混频器群时延测量电路及方法 - Google Patents

一种混频器群时延测量电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种混频器群时延测量电路,包括:矢量网络分析仪和梳状波发生器;所述矢量网络分析仪包括第一频率合成器、第二频率合成器和接收机;所述第一频率合成器的输出信号通过第一耦合器分成两路,一路耦接到被测混频器的射频信号输入端,另一路耦接到所述接收机;所述第二频率合成器的输出信号耦接到所述被测混频器的本振信号输入端;所述矢量网络分析仪还包括参考振荡器,参考振荡器的输出端耦接到所述梳状波发生器的输入端,梳状波发生器的输出端和所述被测混频器的输出端共同耦接到第二耦合器的输入端,第二耦合器的输出端耦接到所述接收机。本发明能够方便快速地实现测量通道相位的测量,精确地实现相位误差校正。

Description

一种混频器群时延测量电路及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域,特别涉及一种混频器群时延测量电路,还涉及一种混频器群时延测量方法。
背景技术
变频器件在射频和微波收发设备中是常见的基本元件,也是核心器件,广泛应用于通信、雷达、卫星等系统的上行和下行链路中,这些设备要求具有低误码率的数据传输,变频器件的群时延是影响误码率的关键参数。群时延是有效表达相位失真的一项非常重要的性能指标,如何精确、快速地测量变频器件的群时延特性已经成为一个迫切需要解决的难题。
目前利用矢量网络分析仪进行群时延测量是通过测量被测件输入和输出端口相位的比值,再计算出群时延,这种方法只有在被测件的输入和输出信号频率相同情况下才能进行。对于线性器件是可行的,对于非线性器件,如混频器,由于输入频率和输出频率不同,为了实现群时延测量,需要在参考通道上外加参考混频器,实现输入信号和输出信号同频,这种方法也叫平行混频器法。
混频器的群时延测量属于相位测量,采用矢量网络分析仪测量混频器的群时延,为了确保测量精确度,需要对测量系统进行相位误差修正。目前采用的平行混频器法,进行误差修正时需要外加一个校准混频器/滤波器,其技术方案是通过对校准混频器/滤波器进行校准表征,然后将校准混频器/滤波器作为直通标准实现误差修正的。为了保证输入输出信号同频,测量过程中需要在矢量网络分析仪射频端口进行端口扩展,在扩展路径中外加参考混频器/滤波器。由于参考混频器的引入,还需要保证校准混频器和参考混频器的本振信号同步,因此需要外加功率分配器,将本振信号功分为两路,为混频器提供本振信号。
上述测量方案有很多缺点,首先要求校准混频器必须具有互易性,其次校准混频器后还需要外加滤波器,由于受滤波器性能影响,混频器工作频率也有限制。同时,为了保证输入和输出信号同频,测量还需要外加参考混频器。另外,外加参考混频器后,需要给参考混频器提供本振信号,矢量网络分析仪还需要在混频器本振输入端口外加功率分配器。总之,整个测量过程和校准过程操作程序繁琐。
发明内容
本发明提出一种混频器群时延测量电路及方法,解决了现有的混频器群时延测量技术测量过程和校准过程操作程序繁琐的问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种混频器群时延测量电路,包括:矢量网络分析仪和梳状波发生器;
所述矢量网络分析仪包括第一频率合成器、第二频率合成器和接收机;所述第一频率合成器的输出信号通过第一耦合器分成两路,一路耦接到被测混频器的射频信号输入端,另一路耦接到所述接收机;所述第二频率合成器的输出信号耦接到所述被测混频器的本振信号输入端;所述矢量网络分析仪还包括参考振荡器,参考振荡器的输出端耦接到所述梳状波发生器的输入端,梳状波发生器的输出端和所述被测混频器的输出端共同耦接到第二耦合器的输入端,第二耦合器的输出端耦接到所述接收机。
可选地,所述第一频率合成器和第二频率合成器中嵌入相位累加器。
可选地,所述参考振荡器输出信号的频率为10MHz。
可选地,混频器群时延测量电路还包括第三耦合器,第三耦合器耦接在所述第一耦合器和被测混频器之间。
本发明还提供了一种混频器群时延测量方法,适用于上述电路,包括以下步骤:
步骤(a),相位误差校正步骤:通过矢量网络分析仪内部的参考振荡器向梳状波发生器提供参考信号,梳状波发生器输出相位已知的基波和谐波信号到接收机作为参考相位,矢量网络分析仪测量接收机通道的相位响应,将参考相位和测量相位的差值作为接收机的相位误差校正值;
步骤(b),测量步骤:矢量网络分析仪内部的第一频率合成器产生激励信号,第一频率合成器的输出信号经第一耦合器分成两路,一路耦接到接收机,另一路耦接到被测混频器的射频信号输入端,第二频率合成器的输出信号耦接到被测混频器的本振信号输入端,被测混频器输出的中频信号耦接到接收机。
可选地,步骤(a)中,矢量网络分析仪内部的参考振荡器向梳状波发生器提供的参考信号的频率为10MHz。
可选地,第一频率合成器设置开始频率10MHz,终止频率26.5GHz,扫描点数2650个点。
本发明的有益效果是:
(1)由于采用矢量网络分析仪频率合成器相位相干性,不需要保证输入信号和输出信号同频,不需要参考混频器/滤波器、功率分配器、参考通路外扩展等,能够方便快速地实现测量通道相位的测量;
(2)由于采用了梳状波发生器进行接收通路相位校准方式,避免了要求互易性校准混频器/滤波器的使用,能够精确地实现相位误差校正,测量过程快速,测量结果精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种混频器群时延测量电路的控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
对于混频器或者变频器件,由于输入频率和输出频率不同,使得群时延的测量难度加大,测量过程十分繁琐。本发明提供一种混频器群时延测量电路及方法,利用梳状波发生器在矢量网络分析仪上实现混频器群时延测量,完成混频器输入信号和输出信号的相位测量,并对测量结果进行误差校正,通过公式计算求出群时延。
如图1所示,本发明的一种混频器群时延测量电路,包括:矢量网络分析仪100和梳状波发生器200;矢量网络分析仪100包括第一频率合成器11、第二频率合成器31和接收机40;第一频率合成器11的输出信号通过第一耦合器12分成两路,一路耦接到被测混频器300的射频信号输入端,另一路耦接到接收机40,优选地,在第一耦合器12和被测混频器300之间还耦接有第三耦合器13;第二频率合成器31的输出信号耦接到被测混频器300的本振信号输入端,被测混频器300的输出端输出中频信号;矢量网络分析仪100还包括参考振荡器50,参考振荡器50的输出端耦接到梳状波发生器200的输入端,梳状波发生器200的输出端和被测混频器300的输出端共同耦接到第二耦合器21的输入端,第二耦合器21的输出端耦接到接收机,优选地,参考振荡器50输出信号的频率为10MHz。
混频器的群时延测量属于相位测量,采用矢量网络分析仪测量混频器的群时延,为了确保测量精确度,需要对测量电路进行相位误差校正。矢量网络分析仪100在测试端口的参考平面上进行绝对功率校准、相位校准和S参数校准,获取矢量网络分析仪系统误差以及连接件、与被测混频器300连接的测试电缆的误差。提供给梳状波发生器200的信号来自于矢量网络分析仪100内部的10MHz参考振荡器,梳状波发生器200的输出耦接到矢量网络分析仪内部的接收机。在校准过程中,第一频率合成器11设置开始频率10MHz,终止频率26.5GHz,扫描点数2650个点。相位误差校正结束后,网络矢量分析仪100连接被测混频器300,测量得到的被测混频器300输入射频信号的相位和输出中频信号的相位,利用输入射频信号和输出中频信号的相对相位与频率的微分关系,通过计算即可得到群时延。
矢量网络分析仪100内部的第一频率合成器11和第二频率合成器31为小数分频频率合成器,具有相位相干性,在第一频率合成器11和第二频率合成器31中嵌入相位累加器,可以实现射频信号、本振信号、中频检测和数字信号处理之间的同步。在扫频模式下,相位累加器计算每个时钟周期额外增加的相位,和系统时钟周期保持同步的相位扫描耦合,在整个数据扫描采集过程中,信号源、内置本振和数字中频保持确定的相位关系,这样就可以对信号进行独立测量。
基于上述混频器群时延测量电路,本发明还提供了一种混频器群时延测量方法,包括以下步骤:步骤(a),相位误差校正步骤:通过矢量网络分析仪内部的参考振荡器向梳状波发生器提供参考信号,梳状波发生器输出相位已知的基波和谐波信号到接收机作为参考相位,矢量网络分析仪测量接收机通道的相位响应,将参考相位和测量相位的差值作为接收机的相位误差校正值;步骤(b),测量步骤:矢量网络分析仪内部的第一频率合成器和第二频率合成器产生激励信号,第一频率合成器的输出信号经第一耦合器分成两路,一路耦接到接收机,另一路耦接到被测混频器的射频信号输入端,第二频率合成器的输出信号耦接到被测混频器的本振信号输入端,被测混频器输出的中频信号耦接到接收机。
优选地,上述步骤(a)中,矢量网络分析仪内部的参考振荡器向梳状波发生器提供的参考信号的频率为10MHz;第一频率合成器设置开始频率10MHz,终止频率26.5GHz,扫描点数2650个点。
本发明的混频器群时延测量电路及方法,由于采用矢量网络分析仪频率合成器相位相干性,不需要保证输入信号和输出信号同频,不需要参考混频器/滤波器、功率分配器、参考通路外扩展等,可以更方便快速地实现测量通道相位的测量;而且,由于采用了梳状波发生器进行接收通路相位校准方式,避免了要求互易性校准混频器/滤波器的使用,能够更精确地实现相位误差校正。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种混频器群时延测量电路,其特征在于,包括:矢量网络分析仪和梳状波发生器;
所述矢量网络分析仪包括第一频率合成器、第二频率合成器和接收机;所述第一频率合成器的输出信号通过第一耦合器分成两路,一路耦接到被测混频器的射频信号输入端,另一路耦接到所述接收机;所述第二频率合成器的输出信号耦接到所述被测混频器的本振信号输入端;所述矢量网络分析仪还包括参考振荡器,参考振荡器的输出端耦接到所述梳状波发生器的输入端,梳状波发生器的输出端和所述被测混频器的输出端共同耦接到第二耦合器的输入端,第二耦合器的输出端耦接到所述接收机;
所述第一频率合成器和第二频率合成器中嵌入相位累加器;
矢量网络分析仪内部的第一频率合成器和第二频率合成器为小数分频频率合成器,具有相位相干性,在第一频率合成器和第二频率合成器中嵌入相位累加器,实现射频信号、本振信号、中频检测和数字信号处理之间的同步;在扫频模式下,相位累加器计算每个时钟周期额外增加的相位,相位扫描和系统时钟周期保持同步,在整个数据扫描采集过程中,信号源、内置本振和数字中频保持确定的相位关系,对信号进行独立测量。
2.如权利要求1所述的混频器群时延测量电路,其特征在于,所述参考振荡器输出信号的频率为10MHz。
3.如权利要求1所述的混频器群时延测量电路,其特征在于,还包括第三耦合器,第三耦合器耦接在所述第一耦合器和被测混频器之间。
4.一种混频器群时延测量方法,适用于权利要求1至3任一项所述电路,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(a),相位误差校正步骤:通过矢量网络分析仪内部的参考振荡器向梳状波发生器提供参考信号,梳状波发生器输出相位已知的基波和谐波信号到接收机作为参考相位,矢量网络分析仪测量接收机通道的相位响应,将参考相位和测量相位的差值作为接收机的相位误差校正值;
步骤(b),测量步骤:矢量网络分析仪内部的第一频率合成器产生激励信号,第一频率合成器的输出信号经第一耦合器分成两路,一路耦接到接收机,另一路耦接到被测混频器的射频信号输入端,第二频率合成器的输出信号耦接到被测混频器的本振信号输入端,被测混频器输出的中频信号耦接到接收机。
5.如权利要求4所述的混频器群时延测量方法,其特征在于,步骤(a)中,矢量网络分析仪内部的参考振荡器向梳状波发生器提供的参考信号的频率为10MHz。
6.如权利要求5所述的混频器群时延测量方法,其特征在于,第一频率合成器设置开始频率10MHz,终止频率26.5GHz,扫描点数2650个点。
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