基于四端口矢网AV3672的混频器测试应用

宁欣中国电子科技集团公司第四十一研究所

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混频器广泛应用于雷达、卫星、通信等射频微波领域，其特殊的三端口工作模式决定了其众多的测试参数、复杂的测试方法和昂贵的测试成本。为解决混频器的测试问题，本文围绕AV3672四端口矢量网络分析仪的混频器测试功能以及矢量混频器校准技术。最后，给出了混频器的变频损耗、相位和群时延的测试结果。

混频器；矢量网络分析仪；相位；群时延

引言

混频器是雷达、卫星导航、无线通信及电子对抗等领域的关键器件。其特征参数的优劣将对武器或设备的性能起到决定作用。传统的混频器测试采用两个信号源与频谱仪的搭建模式或者两端口矢量网络分析仪配信号源的模式。随后，矢量网络分析仪增加了频偏模式，可以令源接收机和测量接收机工作于不同的频率。以上方法仅限于混频器标量测试，而且没有完备的校准过程，难以保证测量准确度。因此，本文介绍四端口矢量网络分析仪AV3672系列，并且配置完备的混频器测试选件，可进行全面的校准。

图1 四端口矢量网络分析仪结构框图

图2 混频器测试软件设置界面

图3 AV3672混频器测试结果

1.AV3672结构原理

AV3672四端口矢量网络分析仪实现独立双源和八个接收机设计方案。每一个端口都将源、参考接收机和测量接收机的链路通过跳线在前面板实现连接，方便进行独立的外部配置。在进行矢量混频器测试的时候，可通过源和参考接收机的跳线将参考混频器接入，实现参考信号的变频。在源和测量接收机路径上分别增加衰减器，实现源功率和接收机功率的独立控制。不仅增加了矢量网络分析仪的动态范围，而且保护接收机免于大功率损坏。

2.矢量混频器的测试方法

2.1 混频器测量的校准

混频器的功率校准方法较简单，用功率计分别校准参考接收机和测量接收机，然后在射频和中频上进行全双端口SOLT校准[1]。

矢量混频器的相位校准，常用的校准方法有三混频器法、相位参考法和互易混频器法。三混频器法操作步骤繁琐，并且容易受到高阶频率的影响，使时延测量结果存在误差。安捷伦公司提出的相位参考法借鉴于非线性网络仪的校准方法，不仅需要相参接收机系统，而且由脉冲提供基波和所有谐波一个已知相位。此方法应用限制太多，操作复杂[2]。因此，本文采用在参考混频器和校准混频器的辅助下，方便快捷的“互易-校准”混频器法。

2.2 矢量混频器的测试系统构建及软件设置

由于矢量混频器测试中涉及到相位测量，要求在相同的输入和输出频率上进行相位比较，所以需要提供参考混频器将参考接收机R1的射频频率转化为与测量接收机B相同的中频频率。为了保证测量的准确性，我们为参考混频器和被测混频器提供相同的本振，分别将本振端口接入AV3672的端口3和端口4 。由图1得知，端口3和端口4是同一个信号源通过功分器分离两路完全相同的信号。

AV3672的软件运行于Windows 7系统上，为满足混频器测试需求，在已有的软件上开发了混频器测试功能，方便直接、智能地设置各项参数，见图2。另外需要注意本振驱动功率的设置，若本振功率过低，会导致测试结果失败。

3.测试结果与分析

图3为矢量网络分析仪测试界面，分为三个窗口分别显示被测混频器的相位、变频损耗和群时延测试结果，本次测试采用下变频，各端口频率设置如图2，本振功率为13dBm。测试相位稍微有点偏移，变频损耗为3dB到5dB，整个频段内较为平坦，群延时在200ps左右。三项测量结果均符合混频器的指标要求，验证了整个测试系统的准确性。

4.总结

本文从AV3672矢量网络分析仪的内部结构、矢量混频器校准技术及测试系统和软件设计等方面详细描述了矢量混频器的测试方法。并在最后给出了矢量混频器的相位、变频损耗和群时延的测试结果。验证了AV3672的矢量混频器测试功能。

[1]Aglient Technologies,Inc.混频器测试建议书.2009.12

[2]Joel P. Dunsmore. Handbook of Microwave Component Measurements with Advanced VNA Techniques[D].2014.3∶363-37