[发明专利]一种混频器矢量特性测量方法

说明书

本发明提出了一种混频器矢量特性测量方法，在中频接收端口增加了一个衰减器，该衰减器与被测混频器的中频输出端口直接连接，作用是改善矢量网络分析仪中频接收端口的匹配，通过这种配置后可以将矢量网络分析仪的中频接收端口看成是理想匹配的，误差模型中不再要求混频器是单向器件，同时通过在中频接收端口连接衰减器改善匹配，可以认为端口是理想匹配的，在误差模型中不必再考虑接收端口的负载匹配误差。因为本发明的接收端口是理想匹配的，传输到矢量网络分析仪接收端口的有用中频信号及各种无用寄生中频信号和泄露信号都会被接收端口吸收，不会再反射回混频器的中频端口，因此误差模型中也无需考虑各种寄生中频信号和泄露信号引起的测量误差。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种混频器矢量特性测量方法。

背景技术

混频器广泛应用于各种民用和军用收发系统中，随着各种先进的数字矢量调制技术在诸如宽带数字通信系统中的广泛采用，为了降低系统的误码率，设计人员不仅需要关心混频器的幅频特性，同时也要求对其相频特性进行测量，也就是要进行混频器全矢量特性的测量，而以往进行混频器变频损耗测量时只进行关于幅度特性的标量测量。

矢量网络分析仪是一种通用的微波毫米波测量仪器，对于射频收发系统中广泛使用的如放大器、滤波器、双工器等输入输出频率相同的所谓同频部件，可以实现对其幅频和相频矢量特性的精确测量。而对于如混频器等变频器件，由于其输入输出频率不同，对其传输特性相位和群延时特性的测量一直是一个难点，这是因为矢量网络分析仪测量是基于两个同频信号的比值测量，幅度测量结果对应两个信号幅度的比值，相位测量结果对应两个信号相位的差值。而两个存在频差信号间的相位差值一直是变化的，不是一个定值，因此如果要进行混频器传输特性的幅频和相频特性的全矢量测量，必须采取不同的硬件配置和测量方法。

目前，使用最广泛的利用矢量网络分析仪进行混频器矢量特性测量的方法，称为“矢量混频器校准”测量方法，如图1所示，所使用的矢量网络分析仪为四端口网络分析仪，内部集成两个独立的信号源和一个参考混频器开关，两个源分别用于混频器测量过程中的射频激励和本振驱动；或者，所使用的矢量网络分析仪也可以是两端口矢量网络分析仪，此时本振信号通过外面一个独立的信号源和功分器提供。上述整个测量系统组成对应的误差模型如图2所示，其中，E_D1RF为源端口1在混频器射频输入频率处的方向性误差，其描述了源端口1参考通道到测量通道在混频器射频输入频率处泄漏误差信号的大小；E_R1RF为源端口1的反射跟踪误差，其描述了源端口1接收通道与参考通道在混频器射频输入频率处的频响偏差；E_s1RF为源端口1的源匹配误差，其描述了源输出端口1在混频器射频输入频率处的匹配状况，也描述了实际输入到混频器射频端口的信号a_1RF中，除参考激励信号a_1mRF外，由于源端口失配所产生的额外入射信号的大小；E_L2IF为接收端口2在混频器中频输出频率处的负载匹配误差，等于a_2IF/b_2IF；E_T称为传输跟踪误差，描述了接收端口2测量通道与源端口1参考通道在混频器中频输出频率处的频响偏差。此外为了提取模型中误差项，还需要使用图3所示的单端口误差模型和图4所示的同频双端口误差模型，在图3和图4所示误差模型中，E_Di为源端口i的方向性误差，其描述了源端口i参考通道到测量通道泄漏误差信号的大小；E_Ri为源端口i的反射跟踪误差，其描述了源端口i接收通道与参考通道的频响偏差；E_si为源端口i的源匹配误差，其描述了源输出端口i的匹配状况，也描述了源输出端口i的实际入射信号a_i中，除参考激励信号a_im外，由于源端口失配所产生的额外入射信号的大小；E_Lij为负载匹配误差，其描述了源端口j处于激励状态时端口i的负载匹配状态，等于端口的反射信号与入射信号的比值；E_Tij为传输跟踪误差，其描述了当端口j处于源输出状态时，接收端口i测量通道与源输出端口j参考通道的频响偏差。