本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用電子校準(zhǔn)件測(cè)量混頻器群時(shí)延的校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

混頻器和變頻器件在軍工、科研、生產(chǎn)、測(cè)試等方面占有重要地位，是雷達(dá)、衛(wèi)星和無線電通信系統(tǒng)的核心部件。隨著信號(hào)制式多樣化和復(fù)雜調(diào)制方式的飛速發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)于變頻器件的頻率相位和相位線性的要求越來越高，兩個(gè)重要指標(biāo)就是變頻損耗平坦度和群時(shí)延平坦度。

對(duì)于變頻器件的絕對(duì)群時(shí)延，常用的方法是三混頻器法。三混頻器法是通過對(duì)三對(duì)混頻器進(jìn)行三次測(cè)量來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)這些測(cè)量的結(jié)果，求解總響應(yīng)的三個(gè)線性方程，可以計(jì)算出幅度和相位響應(yīng)。該方法利用上變頻和下變頻，但為了避免對(duì)無用邊帶的二次變頻，在各種混頻器之間需要使用中頻濾波器。

因此，現(xiàn)有測(cè)量混頻器群時(shí)延的技術(shù)方案連接復(fù)雜，需要多個(gè)額外的混頻器，同時(shí)測(cè)量精度有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用電子校準(zhǔn)件測(cè)量混頻器群時(shí)延的校準(zhǔn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用電子校準(zhǔn)件測(cè)量混頻器群時(shí)延的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟(1)，在被測(cè)混頻器對(duì)應(yīng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)輸入、輸出端口之間連接雙端口電子校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)；

步驟(2)，連接混頻器到輸入端口，并在混頻器輸出端連接電子校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)；

步驟(3)，去掉電子校準(zhǔn)件，直接把混頻器輸出端口與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口連接，進(jìn)行校準(zhǔn)。

可選地，首先，在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口1和端口2之間連接電子校準(zhǔn)件，分別設(shè)置為被測(cè)混頻器輸入頻率范圍和輸出頻率范圍進(jìn)行校準(zhǔn)；T₁...T_2n為電子校準(zhǔn)件諸多反射標(biāo)準(zhǔn)輸入頻段內(nèi)的特性值，M₁...M_2n是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)輸入頻段內(nèi)的測(cè)量值，通過下面公式獲取包括輸入頻段內(nèi)正向方向性誤差Edf、正向源匹配誤差Esf、正向反射跟蹤誤差Erf：

反向求解輸入頻率的反向方向性誤差Edr、反向源匹配誤差Esr、反向反射跟蹤誤差Err公式如下：

同理，通過輸出頻段內(nèi)T_2n+1...T_4n諸多反射標(biāo)準(zhǔn)特性值和M_2n+1...M_4n得到輸出頻段內(nèi)的正向和反向方向性誤差、正向和反向源匹配誤差、正向和反向反射跟蹤誤差；

T_4n+1為電子校準(zhǔn)件直通標(biāo)準(zhǔn)的特性值，M_4n+1...M_4n+4是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，通過下列公式得到輸入輸出范圍內(nèi)正反向負(fù)載匹配誤差Elf和Elr：

其次，在端口1連接被測(cè)混頻器，并連接本振輸入與端口3，連接電子校準(zhǔn)件與混頻器輸出端，進(jìn)行校準(zhǔn)；

T_5n+1...T_6n為電子校準(zhǔn)件該頻段反射標(biāo)準(zhǔn)的特性值，M_5n+1...M_6n是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀該頻段對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，利用公式(1)獲取包含混頻器特性的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀誤差方向性、源匹配；反射跟蹤誤差分別為Edf’、Esf’、Erf’，從而通過夾具去嵌入方式獲取該混頻器的S2p特性，即S_11T、S_21T、S_12T、S_22T：

最后，斷開電子校準(zhǔn)件的連接，直接連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與混頻器輸出端；

由于混頻器特性已知，通過該特性與混頻器直通特性的測(cè)量值，假設(shè)M_6n+1是該測(cè)量值，對(duì)應(yīng)S_21M；

由于：

則：

Etf＝S_21M(1-S_22TElf_輸入)(1-S_11TEsf_輸入)/S_21T (9)

至此，所需的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口1和端口2輸入、輸出頻段的全部正反向誤差均以得到。

可選地，所述公式(6)和公式(7)涉及到符號(hào)選取問題，由于測(cè)量的是絕對(duì)相位，而反正切確定相位造成了相位不連續(xù)，因此，需要把未開平方數(shù)值的相位擴(kuò)展直到直流，獲取直流特性后，通過復(fù)數(shù)開平方及取正值或負(fù)值形成的兩個(gè)相位，與直流特性的相位比對(duì)，從而得到起始點(diǎn)相位；其他點(diǎn)的相位用“展開的相位特性”即可，從而形成整個(gè)頻帶范圍內(nèi)連續(xù)的絕對(duì)相位特性。

本發(fā)明的有益效果是：

用戶的操作非常簡(jiǎn)單，體現(xiàn)了該校準(zhǔn)方式自動(dòng)化、智能化的特點(diǎn)，從而也降低了由用戶對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)連接而引入連接性誤差，所以最大程度地保證了該技術(shù)的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明校準(zhǔn)方法步驟(1)的連接關(guān)系示意圖；

圖2為本發(fā)明校準(zhǔn)方法步驟(2)的連接關(guān)系示意圖；

圖3為本發(fā)明校準(zhǔn)方法步驟(3)的連接關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

現(xiàn)有測(cè)量混頻器群時(shí)延的技術(shù)方案連接復(fù)雜，需要多個(gè)額外的混頻器，同時(shí)測(cè)量精度有限。本發(fā)明的方法應(yīng)用電子校準(zhǔn)件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與電子校準(zhǔn)件快速簡(jiǎn)單的連接操作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了混頻器相位的絕對(duì)測(cè)量，從而可進(jìn)行群時(shí)延平坦度測(cè)試。

本發(fā)明的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用電子校準(zhǔn)件測(cè)量混頻器群時(shí)延的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟(1)，在被測(cè)混頻器對(duì)應(yīng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)輸入、輸出端口之間連接雙端口電子校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)；

步驟(2)，連接混頻器到輸入端口，并在混頻器輸出端連接電子校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)；

步驟(3)，去掉電子校準(zhǔn)件，直接把混頻器輸出端口與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口連接，進(jìn)行校準(zhǔn)。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，首先，在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口1和端口2之間連接電子校準(zhǔn)件，分別設(shè)置為被測(cè)混頻器輸入頻率范圍和輸出頻率范圍進(jìn)行校準(zhǔn)。假設(shè)T₁...T_2n為電子校準(zhǔn)件諸多反射標(biāo)準(zhǔn)輸入頻段內(nèi)的特性值，M₁...M_2n是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)輸入頻段內(nèi)的測(cè)量值，通過下面公式可以獲取包括輸入頻段內(nèi)正向方向性誤差Edf、正向源匹配誤差Esf、正向反射跟蹤誤差Erf：

反向求解輸入頻率的反向方向性誤差Edr、反向源匹配誤差Esr、反向反射跟蹤誤差Err公式如下：

同理可以通過輸出頻段內(nèi)T_2n+1...T_4n諸多反射標(biāo)準(zhǔn)特性值和M_2n+1...M_4n得到輸出頻段內(nèi)的正向和反向方向性誤差、正向和反向源匹配誤差、正向和反向反射跟蹤誤差。

假設(shè)T_4n+1為電子校準(zhǔn)件直通標(biāo)準(zhǔn)的特性值，M_4n+1...M_4n+4是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值。通過下列公式可以得到輸入輸出范圍內(nèi)正反向負(fù)載匹配誤差Elf和Elr：

其次，如圖2所示，在端口1連接另一混頻器(可以被測(cè)混頻器，如果被測(cè)混頻器互易)，并連接本振輸入與端口3，連接電子校準(zhǔn)件與混頻器輸出端，進(jìn)行校準(zhǔn)。

假設(shè)T_4n+1...T_5n為電子校準(zhǔn)件該頻段反射標(biāo)準(zhǔn)的特性值，M_4n+1...M_5n是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀該頻段對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量值，利用公式(1)獲取包含混頻器特性的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀誤差方向性、源匹配。反射跟蹤誤差分別為Edf’、Esf’、Erf’，從而可通過夾具去嵌入方式獲取該混頻器的S2p特性(包括S11、S21、S12、S22在內(nèi)的混頻器特性數(shù)據(jù))，即S_11T、S_21T、S_12T、S_22T。

上述公式(6)和公式(7)涉及到符號(hào)選取問題，由于測(cè)量的是絕對(duì)相位，而反正切確定相位造成了相位不連續(xù)。因此，需要把未開平方數(shù)值的相位擴(kuò)展直到直流，獲取直流特性后，通過復(fù)數(shù)開平方及取正值或負(fù)值形成的兩個(gè)相位，與直流特性的相位比對(duì)，從而得到起始點(diǎn)相位。其他點(diǎn)的相位用“展開的相位特性”即可，從而形成整個(gè)頻帶范圍內(nèi)連續(xù)的絕對(duì)相位特性。

最后，如圖3所示，斷開電子校準(zhǔn)件的連接，直接連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與混頻器輸出端。

由于混頻器特性已知，通過該特性與混頻器直通特性的測(cè)量值，假設(shè)M_6n+1是該測(cè)量值，對(duì)應(yīng)S_21M。

由于：

則：

Etf＝S_21M(1-S_22TElf_輸入)(1-S_11TEsf_輸入)/S_21T (9)

至此，通過該技術(shù)所需的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口1和端口2輸入、輸出頻段的全部正反向誤差均以得到。

本發(fā)明使用了電子校準(zhǔn)件，雖然進(jìn)行了45次掃描，獲取了49組測(cè)量數(shù)據(jù)，求解了輸入、輸出頻段的兩個(gè)端口的正反向誤差，用戶的操作非常簡(jiǎn)單，體現(xiàn)了該校準(zhǔn)方式自動(dòng)化、智能化的特點(diǎn)，從而也降低了由用戶對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)連接而引入連接性誤差，所以最大程度地保證了該技術(shù)的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。