CN106911404A - 一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法 - Google Patents

Abstract

一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，步骤为：(1)选取一台PNA‑X系列的矢量网络分析仪和一台带有矢量网络分析仪测试通路的开关矩阵作为测试设备；(2)对矢量网络分析仪进行频率扫描自校准；(3)利用矢量网络分析仪分别对系统上行测试通路和下行测试通路进行校准；(4)将矢量网络分析仪与开关矩阵、待测转发器进行连接，构建测试通路；(5)在矢量网络分析仪中进行相关参数的设置，由矢量网络分析仪自控完成扫频模式下的幅频特性测量、带外抑制测量和群时延测量，并同时绘制出对应的信号迹线；(7)提取三种测试项目的测量结果数据，并分别扣除测试通路的插损和时延，获得最终被测转发器的通道频率响应测试结果。

Description

一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法

技术领域

本发明属于通信卫星测试领域，涉及一种通信卫星转发器通道频率响应特性的测试方法，特别适用于通信卫星上波束及通路数较多、交链组合复杂的大规模转发器，可以在保证极高测试精度的前提下，大幅提升测试效率。

背景技术

随着通信卫星平台的不断发展，以及用户对通信容量需求的不断提高，通信卫星有效载荷中的天线波束和转发器路数越来越多，不同波束间的交链也越来越复杂，多波束和相控阵技术层出不穷，射频测试任务量比起以往有了显著增加，载荷测试效率已经成为通信卫星研制过程中的瓶颈环节。其中，转发器射频通道频响类测试项目在整星各阶段的电测过程中占比极大，综合反映了转发器对业务信号的失真影响。

转发器通道频响类测试项目一般包括通道幅频特性、通道群时延特性以及带外抑制特性。幅频特性，即增益频率特性，是指当转发器受到不同频率恒定幅度的信号照射时，转发的下行信号幅度随频率变化的情况；群时延特性，即转发器相频特性的导数，表示信号的色散失真；带外抑制特性，是指本通道对其通带外信号的抑制能力。

目前，幅频特性和带外抑制特性，是根据转发器输入功率的回退要求，在固定转发器输入电平不变的前提下，按照技术文件要求的频率步进和测量频率范围，改变信号源输入转发器的信号频率，同时，利用频谱仪测量对应频点转发器输出信号的功率。整个测试过程中，用功率计实时监视转发器上下行功率。最后，根据多个测量频点处的转发器增益(转发器输出电平与输入电平之差)，计算得出转发器的幅频特性(包括增益平坦度和增益斜率)和带外抑制特性，并绘制曲线，测试原理如图1所示。群时延特性采用调制法测量，即信号源产生基带FM调制信号，一路直接输入示波器，一路在信号源内部对载波进行调制后输出至开关矩阵，并进入转发器，经转发器转发后，利用频谱仪下变频，并输入示波器。示波器对两路信号同时进行采样，采样后的数字信号经过解调、比相，得到两路相差，计算得出群时延特性，并绘制曲线，测试原理如图2所示。

以上所述方法在实际工程测试中，具有一定的局限性：

(1)系统由一台信号源、一台功率计(两个功率计探头)、一台频谱仪、一台示波器及一台开关矩阵组成，测试硬件系统体积大、功耗大、成本高、集成度低，仪器设备之间的射频和低频连接较多，状态复杂，整体可控性较差。此外，由于整星各电测阶段需要频繁在不同测试场所之间转运测试设备和重新搭建系统，因此繁多的仪器设备和复杂的系统使得转场和联调工作量大，需耗费大量人力和时间成本；

(2)测试过程中，系统需要人为按照先后时序控制信号源、频谱仪、示波器等仪器实现信号的发送和接收。为保证每一步操作都能被测试设备准确无遗漏地执行，需要在每一条操作指令之间插入时间延迟(通常为0.5s～2s)，测试设备之间完全独立，测试过程不存在任何意义的硬件同步，因此测试效率较低，且由于测试过程中人为操作过多，导致风险控制度不够；

(3)在测前校准时，需要逐个频点进行测试链路插损标校。在测试实施时，需要以固定频率步进的方式，逐个频点进行测试，且在每一个频点处都需要利用频谱仪重新精搜频率并测量功率，测试结果还需手动扣除该频点的测试链路插损值，才能得出真实的转发器增益。在转发器通道带宽较宽，测试要求扩展带宽较宽、频率步进较小时，单路转发器的测试点数就会非常多，因此多路大规模转发器的测试效率极低，甚至会影响整星的研制进度；

(4)系统在幅频特性和带外抑制特性的测试过程中，仅对转发器上下行信号进行了功率监视，并未考虑仪器间连接失配问题以及测试仪器自身的非理想频响问题，并且利用频谱仪测量单点功率本身就存在较高的不确定度。在群时延特性的测试过程中也并未考虑测试链路本身所带来的相频特性误差，因此系统的测量精度不够；

(5)系统利用调制法完成群时延特性的测试，还需要专门在上位机软件中实现较复杂的数字信号处理算法，因此系统功能具有一定开发、实现和调试难度，测试系统整体鲁棒性不强。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于矢量网络分析仪的转发器通道频率响应测试方法，利用矢量网络分析仪的收发共用硬件平台，设计了测试链路分段快速校准方案和多项目并行同步扫频测试方案，完成对卫星转发器分系统的幅频特性、群时延特性、带外抑制特性等通道频响类项目的高效高精度测试，可以显著提高通信卫星转发器系统通道频率响应类项目的测试效率、测试精度、测试系统集成度、测试实施便捷性和测试自动化程度，尤其对于大规模多通道转发器而言，可以大幅缩减测试成本。

本发明的技术解决方案是：一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，包括如下步骤：

(1)选取一台带有Scalar Mixer/Converter+Phase模式矢量网络分析仪和一台带有矢量网络分析仪测试通路的开关矩阵作为测试设备；所述的矢量网络分析仪测试通路包括上行和下行，上行的输入端口标记为矢网A口，该端口直接连接至开关矩阵内部的上行波束端口的输入，上行的输出端口为所述上行波束端口的输出；下行的输入端口为开关矩阵内部的下行波束端口的输入，下行的输出端口标记为矢网B口，该端口为开关矩阵内部的多选一射频开关的一路可选输出；

(2)对矢量网络分析仪进行频率扫描自校准，并将校准完成后的测试通道存储为矢量网络分析仪内部的.csa文件；

(3)利用矢量网络分析仪对包括开关矩阵测试通路和星地测试电缆在内的上行链路和下行链路进行校准，得到上行测试通路的插损和时延以及下行测试通路的插损和时延；

(4)将矢量网络分析仪的PORT1连接至开关矩阵的矢网A口，将矢量网络分析仪的PORT2连接至矢网B口，将上行星地测试电缆两端分别连至待测转发器的输入测试耦合器直通输入口和开关矩阵的一个上行波束端口，将下行星地测试电缆的两端分别连至待测转发器的输出测试耦合器耦合口和开关矩阵的一个下行波束端口；在待测转发器的直通输出口连接吸收负载，在开关矩阵的频谱仪端口端接匹配负载；

(5)在矢量网络分析仪中调用已存储的.csa校准环境，然后根据当前待测转发器通路的相关参数，在<Freq→Mixer Setup→Mixer Frequency>中设置矢量网络分析仪内部的扫频范围，具体包括上下行起始频率、上下行终止频率、转换频率；设置矢量网络分析仪的中频带宽；在<Freq→Mixer Setup→Power>中设置矢量网络分析仪输出电平；

(6)在矢量网络分析仪测试通道中建立三个测试轨迹，分别对应幅频特性测量、带外抑制测量和群时延测量，然后开启嵌入式本振跟踪模式，打开矢量网络分析仪PORT1射频功率输出，由矢量网络分析仪自控完成扫频模式下的幅频特性测量、带外抑制测量和群时延测量，并同时绘制出对应的信号迹线；

(7)提取三种测试项目的测量结果数据，并分别扣除步骤(3)中得出的上行测试通路的插损和时延以及下行测试通路的插损和时延，获得最终被测转发器的通道频率响应测试结果。

所述步骤(2)中对矢量网络分析仪进行频率扫描自校准的方法为：将功率计后面板的GPIB口和矢量网络分析仪后面板的GPIB(0)Controller口相连接，利用矢量网络分析仪控制功率计完成功率采集和校准；接着将电子校准件的USB接口连接矢量网络分析仪前面板的USB接口，在矢量网络分析仪中建立测量通道，在<Measurement Class>中选择为Scalar Mixer/Converter+Phase模式，在<Mixer Setup→Sweep>中将扫描方式设置为频率扫描方式；在<Mixer Setup→Mixer Frequency>中设置待测转发器的上行起止频率、星上本振频率和下行起止频率；在<Mixer Setup→Power>中设置校准电平；然后进入<StartCal→Cal Wizard>，调用矢量网络分析仪中已有的Receiver Characterization Calset文件，为矢量网络分析仪接收机建立不同频率处的统一基准，打开矢量网络分析仪射频输出，通过矢量网络分析仪内置的扫频校准算法完成校准。

所述步骤(3)中利用矢量网络分析仪对包括开关矩阵测试通路和星地测试电缆在内的上行链路和下行链路进行校准的方法为：

上行链路：在<Measurement Class>中选择为Standard模式，在<Freq>中，根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率，在<Power>中设置校准电平，将仪器间连接电缆1的一端和矢量网络分析仪的PORT1连接，将仪器间连接电缆1的另一端连接至开关矩阵的矢网A口，将上行星地测试电缆的一端连接至开关矩阵的一个上行波束端口，将上行星地测试电缆的另一端连接至仪器间连接电缆2的一端，仪器间连接电缆2的另一端连接至矢量网络分析仪的PORT2，矢量网络分析仪测量参数选为S21，打开矢量网络分析仪的射频输出，测量上行测试通路的插损和时延；

下行链路：在<Measurement Class>中选择为Standard模式，在<Freq>中，根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率，在<Power>中设置校准电平，将仪器间连接电缆2的一端和矢量网络分析仪的PORT2连接，将仪器间连接电缆2的另一端连接至开关矩阵的矢网B口，将下行星地测试电缆的一端连接至开关矩阵的一个下行波束端口，将下行星地测试电缆的另一端连接至仪器间连接电缆1的一端，仪器间连接电缆1的另一端和矢量网络分析仪的PORT1连接，矢量网络分析仪测量参数选为S21，打开矢量网络分析仪的射频输出，测量下行测试通路的插损和时延。

所述的校准电平均设置为0dBm。所述的矢量网络分析仪的中频带宽设置为1KHz。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法中所涉及的硬件架构仅由一台矢量网络分析仪和一台开关矩阵组成(校准时还需要临时使用功率计及电子校准件)，相比较传统测试系统构架更加小型化、轻量化，同时具有更低的测试成本、工作功耗以及更高的系统集成度，这也使得测试系统转场和联调工作量大大减轻。此外，本发明的测试系统仪器数量更少，仪器间的电缆和控制线的连接更少，系统工作可靠性更高；

(2)本发明方法充分借助了矢网内部收发信机的硬件同步特性及其特有的扫描测量技术，搭建以矢量网络分析仪为核心的硬件测试系统，使得在校准和测试效率上比传统方案有大幅提高。校准方面，本发明采用测试链路分段校准的幅相扫频校准方案，同一频段内转发器仅需进行一次前段链路校准，同一波束内转发器仅需进行一次后段链路校准，相比传统的每一路转发器分别进行单频点校准方案，射频电缆连接次数更少，校准时间更短。例如，一个具有2个波束5个通道的C频段转发器，传统校准方案需要约100分钟完成校准，而本发明的校准方案仅需20分钟，效率提高5倍。测试方面，矢网作为核心测试设备，实现了硬件上的收发同步，因此频响类项目通过设备内部自控扫频测量完成，和传统方案的单频点频率步进测量方式有着原理上的不同，测量速度大幅加快。同时，传统方案测试幅频特性、带外抑制特性、群时延特性三个项目时，是按顺序串行地逐一测试，而在本发明中可以建立三条测试轨迹，同步并行完成测试，测试时间进一步缩短。例如，对于单路转发器，传统测试方案测试三个项目共需要约30分钟，而本发明仅需3分钟，效率提升10倍；

(3)本发明利用功率校准技术，修正了测试仪器本身的非理性频响特性，提高了通道频响测试精度；借助矢网双端口SC参数校准，对测试系统端口失配误差、方向性误差、频响误差、泄露误差等多项误差进行了修正，比传统方案中仅对上下行信号做功率监视，有更低的测试不确定度。测试过程中，激励源采用参考接收机稳幅方式，同时收发同步调谐，测量接收机进行星上本振跟踪，采用极窄的中频带宽，这都进一步提升了测试精度。此外，本发明中对测试链路的相频特性进行了高精度校准，因此测试结果比传统方案更加真实有效；

(4)本发明的校准和测试过程都是借助矢网内置算法完成，测试人员仅需对矢网及开关矩阵进行相关参数配置，因此测试自动化程度更高，测试系统的鲁棒性也较传统系统更强，人为参与度低可以使得测试可靠性和安全性更高；尤其在测试转发器群时延特性时，本发明借助矢网内置算法测算出群时延特性，整个测试过程无需专门设计上位机软件实现复杂算法处理，可以在保证测量精度的前提下，从算法角度大大降低了群时延测试的复杂度。

附图说明

图1为现有的转发器幅频特性和带外抑制的测试方案原理框图；

图2为现有的转发器群时延特性的数字调制测试方案原理框图；

图3为本发明中转发器通道频响类项目测试原理框图；

图4为本发明方法中使用的开关矩阵的内部结构框图；

图5为本发明中系统前段链路校准原理框图；

图6为本发明中系统后段链路校准原理框图。

具体实施方式

为了解决传统方案中，转发器通道频响类项目测试效率低、测试精度不够、测试系统搭建复杂等问题，本发明提出了一种基于矢量网络分析仪的高效高精度转发器通道频率响应测试方案。本方案充分研究利用系统核心测试设备——矢量网络分析仪的收发硬件同步特性，二次开发多通道同步并行扫频式测量方法，并结合设计分段链路的校准方案，使得测试效率、精度相比传统方案有了显著改善。

如图3所示，为本发明提出的基于矢网的转发器通道频响测试原理框图。测试系统硬件平台仅由一台矢量网络分析仪和一台开关矩阵组成(校准时还需要临时使用功率计及电子校准件)。其中，矢量网络分析仪选用Keysight公司的PNA-X系列，且需带有ScalarMixer/Converters+Phase测量模式和083测量选件，以完成变频系统传递函数测试。矢量网络分析仪内部激励源产生单音扫频信号并从PORT1输出，经过开关矩阵和上行星地测试电缆进入卫星转发器；卫星转发器输出的下行信号经过下行星地测试电缆和开关矩阵后经由矢量网络分析仪PORT2进入矢量网络分析仪接收机，由矢量网络分析仪接收机对接收信号的幅度和相位进行扫频测量，得出被测转发器通道的频率响应。扫频测量过程中，接收机频率与激励源频率同步调谐。开关矩阵通过开关程控切换，与星地测试电缆形成多个完整测试回路，避免了测试人员通过频繁更换电缆连接来切换星地测试链路的种种弊端。

如图4所示为本发明中开关矩阵内部原理及各端口标识，其是在传统测试用开关矩阵的基础上，单独设计并增加了上下行矢量网络分析仪测试通路(图4中加粗部分)。也即上行矢量网络分析仪测试通路增加一根半钢电缆和一个二选一的射频开关(图4中SW1)，连入后端已有的波束分路开关(图4中的SW2)。新增的矢量网络分析仪上行测试通路规避了传统方案开关矩阵中的合路器、耦合器等诸多射频无源器件，使得测试链路更简单、插损更小，并且也避免了未安装标准匹配负载而导致微波辐射和链路失配的风险。上行矢量网络分析仪测试通路的输入端口为新增，端口标识为“矢网A口”，输出端口为原有，端口标识为“卫星上行1、卫星上行2、卫星上行3、…、卫星上行6、…”。下行矢量网络分析仪测试通路仅在后级的多选一射频开关(图4中的SW4)中新增了一个可选支路，其余不变。下行矢量网络分析仪测试通路的输入端口为原有，端口标识为“卫星下行1、卫星下行2、卫星下行3、…、卫星下行6、…”，新增一个输出端口，端口标识为“矢网B口”。本发明中改造后的开关矩阵可完全兼容传统测试方案使用。

本发明的测试步骤如下：

1、测试系统校准

本发明设计了测试链路分段校准的校准方案，包含前段链路校准和后段链路校准。其中，前段链路校准属于矢量网络分析仪系统自校，仅校准到仪器间连接电缆1、仪器间连接电缆2的开关矩阵连接端面；后段链路校准对开关矩阵及后端星地测试电缆做插损和时延标定。测试时，将后段链路校准数据嵌入到前段链路校准数据中，组合成完整的星地链路校准数据。

首先进行前段链路校准。

将功率计(仅校准用)后面板的GPIB口和矢量网络分析仪后面板的GPIB(0)Controller口相连接，以利用矢量网络分析仪控制功率计完成功率采集和校准。接着将电子校准件的USB接口连接矢量网络分析仪前面板的USB接口，为自动校准做预热。接着在矢量网络分析仪中建立测量通道，在<Measurement Class>中选择为Scalar Mixer/Converter+Phase模式，在<Mixer Setup→Sweep>中将扫描方式(Sweep Type)设置为频率扫描方式(Linear Frequency)；在<Mixer Setup→Mixer Frequency>中根据星上参数和测试技术文件要求，设置待测转发器的上行起止频率、星上本振频率和下行起止频率；在<Mixer Setup→Power>中设置校准电平，一般设为0dBm。校准参数设置完成后，进入<StartCal→Cal Wizard>，调用矢量网络分析仪中已有的Receiver Characterization Calset文件，为矢量网络分析仪接收机建立不同频率处的统一相位基准，之后便可打开矢量网络分析仪射频输出，开始前段链路的校准实施。

前段链路校准过程如图5所示。首先将仪器间连接电缆1的一端连接至功率计探头，另一端连接至矢量网络分析仪PORT1端口，以完成矢量网络分析仪源功率校准，同时校准PORT1的参考接收机。接着保持仪器间连接电缆1和矢量网络分析仪PORT1的连接端不变，将另一端连接至电子校准件的PORTA，同时将仪器间连接电缆2的一端连接至矢量网络分析仪的PORT2，另一端连接至电子校准件的PORTB，完成二端口SC参数校准，通过校准数据可获得PORT2的接收机响应。矢量网络分析仪有内置的扫频校准算法，测试人员只需按上述步骤连接功率计、功率计探头和电子校准件，整个校准过程完全由矢量网络分析仪内部自控完成。最后将校准完成后的前段链路校准数据存储为矢量网络分析仪内部的.csa文件，以备后续测试时调用。前段链路校准以频段为单位进行(例如，所有Ku频段转发器可共用同一前段链路校准文件)。

然后进行后段链路校准。后段链路校准在矢量网络分析仪的<Measurement Class>中选择为Standard模式。后段链路校准过程如图6所示，分为两步进行：上行校准和下行校准。1、上行校准。在<Freq>中，根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率，注意该频率范围需覆盖该上行波束内的所有通道频率。在<Power>中设置校准电平，一般设为0dBm。首先进行系统自校，将仪器间连接电缆1的一端连接至矢量网络分析仪PORT1，另一端连接至电子校准件PORTA，将仪器间连接电缆2的一端连接至矢量网络分析仪PORT2，另一端连接至电子校准件PORTB，同时保持电子校准件和矢量网络分析仪的USB连接状态，打开矢量网络分析仪射频输出，进入<Start Cal→Cal Wizard>，完成矢网S参数自校准。之后保持仪器间连接电缆1和矢量网络分析仪PORT1的连接端不变，另一端连接至开关矩阵前面板上的“矢网A口”端口，将上行星地测试电缆一端连接至开关矩阵后面板上相对应的上行波束端口(“卫星上行1”或“卫星上行2”或…或“卫星上行6”或…)，另一端连接至仪器间连接电缆2的一端(仪器间连接电缆2的另一端保持和矢量网络分析仪PORT2的连接不变)，测量参数选为S21，打开矢量网络分析仪的射频输出，测量上行链路的插损和时延；2、下行校准。在<Freq>中，根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率，注意该频率范围需覆盖该下行波束内的所有通道频率。在<Power>中设置校准电平，一般设为0dBm。首先进行系统自校，将仪器间连接电缆1的一端连接至矢量网络分析仪PORT1，另一端连接至电子校准件PORTA，将仪器间连接电缆2的一端连接至矢量网络分析仪PORT2，另一端连接至电子校准件PORTB，同时保持电子校准件和矢量网络分析仪的USB连接状态，打开矢量网络分析仪射频输出，进入<Start Cal→Cal Wizard>，完成矢网S参数自校准。之后保持仪器间连接电缆2和矢网PORT2的连接端不变，仪器间连接电缆2的另一端连接至开关矩阵前面板上的“矢网B口”端口，将下行星地测试电缆一端连接至开关矩阵后面板上相对应的下行波束端口(“卫星下行1”或“卫星下行2”或…或“卫星下行6”或…)，另一端连接至仪器间连接电缆1的一端(仪器间连接电缆1的另一端保持和矢量网络分析仪PORT1的连接不变)，测量参数选为S21，打开矢量网络分析仪的射频输出，测量下行链路的插损和时延。

后段链路校准即分别对上、下行测试链路进行了插损和时延的标定，以星上波束为单位进行。后段链路校准数据存储在excel中，可实时调用和查阅。测试时，和前段链路校准数据组合成完整的星地链路校准数据。

2、测试链路连接

在分别完成前段链路校准和后段链路校准之后，即可搭建系统完整测试链路。

测试链路连接框图如图3所示。首先将矢量网络分析仪的PORT1通过仪器间连接电缆1连接至开关矩阵前面板上的“矢网A口”输入端口，将矢量网络分析仪的PORT2通过仪器间连接电缆2连接至开关矩阵前面板上的“矢网B口”输出端口。然后将上行星地测试电缆(通常为8～12米)的两端分别连至待测转发器相对应上行波束的输入测试耦合器直通输入口和开关矩阵后面板上相对应的上行波束端口(“卫星上行1”或“卫星上行2”或…或“卫星上行6”或…)；将下行星地测试长电缆(通常为8～12米)的两端分别连至待测转发器相对应下行波束的输出测试耦合器耦合口(直通输出口连接大功率吸收负载)和开关矩阵后面板上相对应的下行波束端口(“卫星下行1”或“卫星下行2”或…或“卫星下行6”或…)。此外，开关矩阵前面板上的“频谱仪”端口(即下行通路耦合支路端口)需要端接匹配负载。系统中所有电缆连接需用标准力矩扳手紧固。

3、频响类项目测试

在完成了测试系统校准和测试链路连接之后，即可正式测试转发器通道的频率响应。为最优化测试效率，本发明设计了幅频特性、带外抑制、群时延特性三个项目并行同步测试的方案：

(1)矢量网络分析仪复位(Preset)，调用步骤1中已存储好的.csa前段链路校准环境；

(2)根据当前待测转发器通路的相关参数，在<Freq→Mixer Setup→MixerFrequency>中设置矢量网络分析仪内部的扫频范围，具体包括上下行起始频率、上下行终止频率、转换频率。由于本发明是三个频响类项目(幅频特性、带外抑制、群时延特性)并行完成测试，而一般情况下，测试要求这三个项目具有不同的测试频宽。因此需要按照三个项目中要求的最宽频宽进行设置；

(3)根据测试技术文件的要求设置矢量网络分析仪的中频带宽(IFBW)。IFBW即矢量网络分析仪接收机的解析带宽。设置太宽时，会导致进入接收机的噪声过大，影响测试精度；而设置过窄时，当测试系统和被测转发器的信号总时延过大时，则会导致矢量网络分析仪的接收信号无法进入当前接收机调谐频率的中频带宽之中，使得测试结果完全失真。IFBW一般设置为1KHz，当需设置更小时，可适当增加扫描时间，以实现当前接收信号频点和接收机调谐频点的人为同步；

(4)根据测试基准(即使得待测转发器工作在饱和点时对应的矢量网络分析仪PORT1的输出功率，此数值由链路预算得出)及技术文件规定的转发器通道频响测试输入信号功率回退值，计算矢量网络分析仪输出电平。例如，若某待测转发器的测试基准为-10dBm(即矢量网络分析仪PORT1输出功率为-10dBm时，信号经过上行测试链路，进入转发器，刚好能使转发器处于饱和工作点)，技术文件规定该路转发器通道频响测试功率为饱和输入回退10dB，那么矢量网络分析仪PORT1输出功率就应为-20dBm。最后将计算出的PORT1输出功率在<Freq→Mixer Setup→Power>中进行设置；

(5)在<Measure>中设置测量结果显示形式为Opwr，在矢量网络分析仪测试通道(Channel)中建立三个测试轨迹(Trace)，数据格式分别选择为LogM(测量幅频特性)、LogM(测量带外抑制)、Delay(测量群时延)，并行完成三个项目的测量；

(6)开启嵌入式本振跟踪模式(Embedded LO)，以降低星地频偏带来的测量不确定度。由于转发器的本振未与矢量网络分析仪同源，因此会导致转发器下行信号和矢量网络分析仪接收机设置的调谐频率存在微小频差。这种频差会导致在接收机中频带宽较小时，无法测量信号全部功率，甚至无法锁定接收信号。矢量网络分析仪特有的本振跟踪功能可以使得矢量网络分析仪接收机时刻对星上本振进行跟踪，消除了星地频偏对测试精度的影响；

(7)对矢量网络分析仪测量参数设置完毕后，打开矢量网络分析仪PORT1射频功率输出，开始由矢量网络分析仪自控完成扫频模式下的通道频率响应测试，并同时绘制出信号迹线；

(8)提取三个测试项目的测试结果数据(分别为幅度、幅度和时延)，并分别扣除步骤(1)中得出的后段链路校准数据(包含上、下行的插损和时延)，获得最终被测转发器的三个通道频率响应测试结果。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)选取一台带有Scalar Mixer/Converter+Phase模式矢量网络分析仪和一台带有矢量网络分析仪测试通路的开关矩阵作为测试设备；所述的矢量网络分析仪测试通路包括上行和下行，上行的输入端口标记为矢网A口，该端口直接连接至开关矩阵内部的上行波束端口的输入，上行的输出端口为所述上行波束端口的输出；下行的输入端口为开关矩阵内部的下行波束端口的输入，下行的输出端口标记为矢网B口，该端口为开关矩阵内部的多选一射频开关的一路可选输出；

(2)对矢量网络分析仪进行频率扫描自校准，并将校准完成后的测试通道存储为矢量网络分析仪内部的.csa文件；

(3)利用矢量网络分析仪对包括开关矩阵测试通路和星地测试电缆在内的上行链路和下行链路进行校准，得到上行测试通路的插损和时延以及下行测试通路的插损和时延；

(4)将矢量网络分析仪的PORT1连接至开关矩阵的矢网A口，将矢量网络分析仪的PORT2连接至矢网B口，将上行星地测试电缆两端分别连至待测转发器的输入测试耦合器直通输入口和开关矩阵的一个上行波束端口，将下行星地测试电缆的两端分别连至待测转发器的输出测试耦合器耦合口和开关矩阵的一个下行波束端口；在待测转发器的直通输出口连接吸收负载，在开关矩阵的频谱仪端口端接匹配负载；

(5)在矢量网络分析仪中调用已存储的.csa校准环境，然后根据当前待测转发器通路的相关参数，在<Freq→Mixer Setup→Mixer Frequency>中设置矢量网络分析仪内部的扫频范围，具体包括上下行起始频率、上下行终止频率、转换频率；设置矢量网络分析仪的中频带宽；在<Freq→Mixer Setup→Power>中设置矢量网络分析仪输出电平；

(6)在矢量网络分析仪测试通道中建立三个测试轨迹，分别对应幅频特性测量、带外抑制测量和群时延测量，然后开启嵌入式本振跟踪模式，打开矢量网络分析仪PORT1射频功率输出，由矢量网络分析仪自控完成扫频模式下的幅频特性测量、带外抑制测量和群时延测量，并同时绘制出对应的信号迹线；

(7)提取三种测试项目的测量结果数据，并分别扣除步骤(3)中得出的上行测试通路的插损和时延以及下行测试通路的插损和时延，获得最终被测转发器的通道频率响应测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中对矢量网络分析仪进行频率扫描自校准的方法为：将功率计后面板的GPIB口和矢量网络分析仪后面板的GPIB(0)Controller口相连接，利用矢量网络分析仪控制功率计完成功率采集和校准；接着将电子校准件的USB接口连接矢量网络分析仪前面板的USB接口，在矢量网络分析仪中建立测量通道，在<Measurement Class>中选择为ScalarMixer/Converter+Phase模式，在<Mixer Setup→Sweep>中将扫描方式设置为频率扫描方式；在<Mixer Setup→Mixer Frequency>中设置待测转发器的上行起止频率、星上本振频率和下行起止频率；在<Mixer Setup→Power>中设置校准电平；然后进入<Start Cal→CalWizard>，调用矢量网络分析仪中已有的Receiver Characterization Calset文件，为矢量网络分析仪接收机建立不同频率处的统一基准，打开矢量网络分析仪射频输出，通过矢量网络分析仪内置的扫频校准算法完成校准。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，其特征在于：所述步骤(3)中利用矢量网络分析仪对包括开关矩阵测试通路和星地测试电缆在内的上行链路和下行链路进行校准的方法为：

上行链路：在<Measurement Class>中选择为Standard模式，在<Freq>中，根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率，在<Power>中设置校准电平，将仪器间连接电缆1的一端和矢量网络分析仪的PORT1连接，将仪器间连接电缆1的另一端连接至开关矩阵的矢网A口，将上行星地测试电缆的一端连接至开关矩阵的一个上行波束端口，将上行星地测试电缆的另一端连接至仪器间连接电缆2的一端，仪器间连接电缆2的另一端连接至矢量网络分析仪的PORT2，矢量网络分析仪测量参数选为S21，打开矢量网络分析仪的射频输出，测量上行测试通路的插损和时延；

下行链路：在<Measurement Class>中选择为Standard模式，在<Freq>中，根据星上参数和测试技术文件要求设置校准起、止频率，在<Power>中设置校准电平，将仪器间连接电缆2的一端和矢量网络分析仪的PORT2连接，将仪器间连接电缆2的另一端连接至开关矩阵的矢网B口，将下行星地测试电缆的一端连接至开关矩阵的一个下行波束端口，将下行星地测试电缆的另一端连接至仪器间连接电缆1的一端，仪器间连接电缆1的另一端和矢量网络分析仪的PORT1连接，矢量网络分析仪测量参数选为S21，打开矢量网络分析仪的射频输出，测量下行测试通路的插损和时延。

4.根据权利要求3所述的一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，其特征在于：所述的校准电平均设置为0dBm。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于矢网的转发器通道频率响应的测试方法，其特征在于：所述的矢量网络分析仪的中频带宽设置为1KHz。