矢量混频器特性和混频器测试系统矢量误差修正的新方法

1、矢量混频器特性和混频器测试系统矢量误差修正的新方法 .矢量混频器特性和混频器测试系统矢量误差修正的新方法矢量混频器特性和混频器测试系统矢量误差修正的新方法矢量混频器特性和混频器测试系统矢量误差修正的新方法矢量混频器特性和混频器测试系统矢量误差修正的新方法Agilent Technologies Co. Joel Dunsmore摘要摘要摘要摘要本文介绍测量频器输入端的反射; 变换成无用镜象信号, 从滤波器反射的信号和重新变换成射频信号的信号. 无用镜象信号不受在滤波器输出端上终端变化的 r o, r s,tl的影响.该项就是被表征混频器的输入匹配D.2. 源匹配 : 这一项是包括滤波器效应在内

2、的中频端口的有效源匹配M.它可能用在直通校准的后面部分, 以消除在端口2 上校准混频器与端口匹配的相互影响. 此项实质上来源于开路反射的差异. 由于所需的中频镜象只受变化的终端的影响, 因而中频滤波器输出端上的有效源匹配便被确定.3. 反射统调: 这一项代表经过混频器的双向插入损耗（ 幅度和相位）T1*T2. 如果混频器的性质是互易的, 则取这一项的平方根给出混频器的单向插入损耗,即T1=T2.单端口误差模型已经分离出源匹配的影 响，而用来获取数据的已校矢量网络分析仪（VNA）则包含输入匹配 的影响 . 因此 , 这一项可以用作混频器的实际双向变频损耗.由于这个数据是用已校网络分析仪获取, 所

3、以 , 矢量网络分析仪的有效失配 , 统调和方向性被消除. 实际上 , 可以利用矢量网络分析仪的单端口校准功能来提取混频器的单端口误差模型，将早先测出的ro, rs,TL响 应下载到矢量网络分析仪作为单端口校准的校准标准. 应记住 , 标准数据是在混频器的射频范围内取得的. 而这些标准是应用在中频范围. 所以 ,在下载之前, 必须重新设置分析仪频率, 以确保适当频率用于校准标准的模型 . 对于射频频率低于本振频率的情况, 在下载之前必须改变数据的符号 , 以便使响应与中频的" 反向 " 扫描相符 . 然而 , 混频器的各项无需利用矢量网络分析仪的功能即可求出. 确定方向性,

4、 源匹配和统调的提取公式表示可以在许多参考文献中查到.图 2a. 利用新方法测出的作为上变频器和下变频器的混频器变频损耗.图 2b. 用功率计测量混频器, 第二条迹线表示上变频和下变频的平均.图2a示出对Mini-Circuit ZFM型混频器特性进行测量的结果.形成滤波器 - 混频器 -滤波器组合并进行两次测量, 一次是作为上变频器, 另一次是作为下变频器. 图 2b 示出利用功率计校准的矢量网络分析仪的同样测量结果 . 在这个只能测量幅度响应的方法中, 混频器的一部分频率响应显然存在某种非互易性质. 不过 , 上 , 下变频的平均与图2a 中的响应几乎一样 , 因此证实新方法的确能测量混频

5、器的"往返"变频损耗特性. 如果将幅度非互易性作为误差项来处理, 则在本例中, 它将大约等于1.2 °的相位非互易性.图 3a. 被测量混频器的线性相位响应特征.图 3b. 作为上变频器和下变频器的被测量混频器的群延迟响应特性.图 3 示出被测量混频器相位和群延迟特性的测量结果（ 为了消除相位响应的线性延迟部分, 对相位测量进行了归一化）.对测试系统进行校准对测试系统进行校准对测试系统进行校准对测试系统进行校准矢量网络分析仪可以将被测量混频器的数据作为频偏工作方式校准的出发点 . 频偏工作方式可以将一个辅助混频器用作下变频器（ 向上/ 向下变频工作方式 ） 或用作

6、R 通道参考混频器（ 频偏工作方式）. 为了校准矢量网络分析仪;可利用在中频频率范围的单端口校准来测量端口2 的负载匹配. 它可以结合使用前面的源匹配数据, 以补偿负载匹配的相互影响, 为了正确补偿校准混频器的匹配，必须知道系统的源匹配ESF和负载匹配ELF.如果完成了校准混频器的 b2 al测量（这是未经处理的S21测量），则传输统调误差项ETF可按下式 计算 :ETF=（S21M1/T1）.（1-M. ELF-D. ESF.T1.T2. ELF + ESF .M.D. ELF ）式中,ELF和M分别是输出中频频率上的负载匹配和混频器输出匹配.ESF和D分别是在输入射频频率上的矢量网络分析仪

7、源匹配和混频器输入匹配,T1是正向（向上）变频增益及T2是反向（向下）变频增益.工作在频偏方式下的矢量网络分析仪对混频器的直通响应S21MM行测量.测量期间,ELF, ESF ,ETF 被下载给矢量网络分析仪的误差项, 且可应用标准的二端口修正. 如果被测件混频器的反向匹配未被测量. 可令 ELF 项为零,这样便不能对未知的混频器S22部分进行补偿.对测试系统的评价对测试系统的评价对测试系统的评价对测试系统的评价所述测试系统误差修正可以通过测量同一混频器进行评价: 首先测量混频器本身 , 然后与空气线（一种低损耗, 良好匹配, 但有延迟的器件）一起测量 . 在理想情况下, 测试系统应给出混频器

8、的变频损耗减去空气线的精确损耗 . 然而 , 失配效应可能引起测量出现额外波动. 图 4 示出没有空气线时首先测量混频器的结果, 并对迹线进行归一化. 然后 , 再使用空气线（ 颜色最深的迹线 ）. 图中还示出采用标量校准的同一测量. 空气线损耗差不多是一条平坦直线 , 如在正常方式下用矢量网络分析仪所测量的那样. 显然 , 测量的误差有更明显的改善, 如波动情况所表现的那样.图 4. 示出混频器加空气线的混频器测量与标量校准技术相比在误差方面的改善.结论结论结论结论对变频器件如混频器的群延迟和相位响应进行计算是一个困难的任务. 文中介绍了一种精度高, 测量速度快, 且有合理校准过程的实用测试系统. 测量混频器特性的第一步是通过极简单的测量, 给出幅度, 相位和延迟响应. 与以往较复杂的方法相比, 没有更多的限制. 测量分两步进行, 首先测量校准混频器 （ 它必须具有互易特性） 的特性 , 然后再用该