混頻器特點(diǎn)

變頻器件是每一個(gè)射頻或微波收發(fā)信號(hào)信機(jī)鏈路中的基本元件之一，這些器件共同的特點(diǎn)是利用器件的非線性特性，使器件的輸入/輸出信號(hào)信號(hào)發(fā)生頻率的變化。常見的變頻器件包括混頻器（Mixer），處于非線性區(qū)的放大器，I/Q調(diào)制解調(diào)器，包含濾波器和放大器的射頻前端電路等。

混頻器主要測(cè)試參數(shù)

變頻器會(huì)呈現(xiàn)出相應(yīng)的線性和非線性特性，因此對(duì)它的測(cè)試提出了獨(dú)特的測(cè)試任務(wù)，這些測(cè)試參數(shù)包括：

-傳輸測(cè)量包括變頻損耗或增益、群延時(shí)、線性相位偏差和端口之間隔離；

-反射測(cè)量包括回波損耗和駐波比；

-一些表征由變頻過(guò)程所增加的失真測(cè)量包括互調(diào)失真、變頻壓縮和不需要的混頻分量；

混頻器測(cè)試所面臨的挑戰(zhàn)

輸入和輸出處于不同頻率

器件的傳輸特性定義為輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的比值。對(duì)于非頻率變換器件來(lái)講，因?yàn)樗薪邮諜C(jī)的頻率都一樣，故可以對(duì)幅度和相位兩者進(jìn)行測(cè)試。但對(duì)變頻器件而言，其輸出信號(hào)和輸入信號(hào)是不同頻率的，不同頻率信號(hào)進(jìn)行相位比較是沒有意義的，對(duì)變頻器件傳輸?shù)南辔惶匦灾笜?biāo)定義如下：

所以對(duì)于變頻器件的絕對(duì)相位參數(shù)測(cè)試必須利用參考混頻器來(lái)提供參考信號(hào)。對(duì)于參考器件需要明確其具體參數(shù)，然后通過(guò)校準(zhǔn)消除其對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)分析儀需要具有頻率偏置功能。

多端口器件、需要兩路輸入

混頻器一般為三端口器件，需要提供被測(cè)混頻器本振信號(hào)，本振信號(hào)需要滿足被測(cè)器件功率和頻率范圍要求。

不能進(jìn)行傳統(tǒng)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析誤差修正

任何儀表完成測(cè)量都會(huì)包含儀表的系統(tǒng)誤差，網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試過(guò)程中可以通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)消除其系統(tǒng)誤差，保證測(cè)量的精度。對(duì)混頻器的測(cè)量，因?yàn)槠漭斎牒洼敵霾煌l，所以需要采取新的校準(zhǔn)方法消除儀表系統(tǒng)誤差而不能用傳統(tǒng)的2端口校準(zhǔn)對(duì)變頻損耗/增益測(cè)量進(jìn)行誤差修正，這是因?yàn)榛祛l器或變頻器的激勵(lì)（輸入）和響應(yīng)（輸出）信號(hào)處于不同的頻率上。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試混頻器的方法

對(duì)于變頻損耗的測(cè)試,在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中以采用標(biāo)量混頻器測(cè)試或矢量混頻器測(cè)試法進(jìn)行測(cè)量。

對(duì)于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其內(nèi)部的所有接收機(jī)都共用同一本振源(如下圖所示)。這就意味著在測(cè)量S參數(shù)時(shí),在同一時(shí)刻,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的各個(gè)測(cè)量接收機(jī)只能測(cè)量同一頻率的信號(hào)。而對(duì)于變頻器件來(lái)說(shuō),由于其輸入輸出頻率并不相同,因此測(cè)量其傳輸特性(如變頻損耗等參數(shù))就需要應(yīng)用特殊的測(cè)量技術(shù)。

標(biāo)量混頻器測(cè)試技術(shù)

標(biāo)量混頻器測(cè)試技術(shù)是采用交替法測(cè)量混頻器的輸入和輸出信號(hào)分量。也就是說(shuō),在t1的時(shí)刻,在被測(cè)混頻器的輸入端口,利用矢量絡(luò)分析儀內(nèi)部的參考接收機(jī)測(cè)量RF信號(hào)的特性,完成測(cè)量后,在t2時(shí)刻,在被測(cè)混頻器的輸出端口,利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部測(cè)量接收機(jī)測(cè)量F信號(hào)的特性。這一交替的測(cè)量程則很好克服了由于矢網(wǎng)內(nèi)部接收機(jī)共用同一本振所帶來(lái)的問(wèn)題。但是由于輸入分量與輸出分量是采用交替的方式測(cè)量,因此無(wú)法比較它們之間的相位特性,所以該方法不能測(cè)量頻器的相位和群延時(shí)特性,故稱為標(biāo)量混頻器測(cè)試技術(shù)。

參考混頻器測(cè)量法

為了測(cè)量混頻器的相移特性,一般可采用參考混頻器法。也就是通過(guò)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的參考測(cè)量通引入一參考混頻器,把耦合到參考通道的RF信號(hào)變換到與被測(cè)混頻器輸出一致的頻率被測(cè)混頻器變頻后輸出的F信號(hào)會(huì)在矢量網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量接收機(jī)中測(cè)量得到bIF,而其輸入分量在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出端口的參考通道測(cè)量得到aIF,由于aIF和bIF處于同一頻率,因此可以求出其相位偏移特性。由于該結(jié)果引入了參考混頻器的插入損耗和相位特性,因此需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。如果使用的是已知特性的參考混頻器,則可以采用修正的方法;如果使用的是未知參數(shù)的參考混頻器,則需要采用特殊的校準(zhǔn)方式,把所引入的參考混頻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響進(jìn)行消除。

測(cè)試設(shè)備需求：

1、端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，同時(shí)具備雙源激勵(lì)，以用作射頻和本振激勵(lì)。

2、端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，配備外部射頻信號(hào)源提供本振信號(hào)，根據(jù)測(cè)試軟件不同，也可以選用功率傳感器對(duì)混頻器的輸出進(jìn)行測(cè)試。

混頻器標(biāo)量測(cè)試應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)某大學(xué)教學(xué)要求需要測(cè)試混頻器的增益，輸出功率。東方中科為其配置了相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備，以及給予相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)。

相應(yīng)的測(cè)試配置方案如下：

綜合測(cè)試儀表Fieldfox一臺(tái)。

射頻信號(hào)源一臺(tái)。

U2000功率計(jì)一支。

FieldFox 手持式射頻和微波分析儀 ：

可用作電纜和天線分析儀（CAT）、VNA、頻譜分析儀或一體化綜合分析儀USB 功率測(cè)量、內(nèi)置功率計(jì)和矢量電壓表通過(guò) iOS 設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；FieldFox能夠測(cè)量功率測(cè)量結(jié)果隨頻率的變化。功率使用 USB 功率傳感器測(cè)量。FieldFox 的信號(hào)源頻率可以與功率傳感器（接收機(jī)）頻率分開單獨(dú)設(shè)置。掃頻包括對(duì)信號(hào)源和接收機(jī)頻率的掃描，掃描結(jié)果分別用兩條軌跡顯示。頻偏可以是負(fù)值、零或正值。

FieldFox可表征混頻器和轉(zhuǎn)換器等器件的標(biāo)量傳輸響應(yīng)在測(cè)量頻率轉(zhuǎn)換器件的變頻損耗/增益時(shí)，必然要利用此頻偏功能，因?yàn)楦鶕?jù)定義，被測(cè)器件的輸入頻率和輸出頻率是不同的。FieldFox 信號(hào)源仿真被測(cè)器件，并使用功率傳感器作為測(cè)量接收機(jī)。

信號(hào)源功率、增益/損耗以及接收機(jī)或輸出功率均可在 FieldFox 上顯示。

測(cè)試結(jié)果

掃頻模式

混頻器測(cè)試的參數(shù)其他的項(xiàng)目，比如：群時(shí)延、線性相位偏差和端口之間隔離；反射測(cè)量包括回波損耗和電壓駐波比；包括噪聲系數(shù)等等。我們這里沒有涉及到，但Keysight都是相應(yīng)的設(shè)備去匹配相應(yīng)的需求！