是德科技：浅谈混频器的相位特性测试

保存好的校准数据（Calset）即可。

实际测试时，矢网和被测件之间通常需要根据实际情况选择合适的测试电缆和连接器，它们的影响通过第二部分的校准进行修正：

调用第一步保存好的校准数据，然后在实际的测试端口上做一个覆盖输入和输出频段的普通全双端口校准。 PNA/PNA-X可以提取出测试电缆和连接器的S参数，并将它们与第一步的校准数据相结合，将第一部分的校准端面外延到与被测件连接的端口。 因此，SMC+Phase的实际测试过程非常简单，在VMC的基础上又增加了以下的优点： 连接简单，只需要将输入，输出和本振连到矢网上，不需要额外的参考/校准混频器。 所有的校准件都是标准的，容易获取，且都可以回溯到NIST。 第一步的校准可以覆盖矢网的全频段，改变LO的频率最多只需在变化后的输入/输出频段上再做一次双端口校准即可。 倍频器，本振内嵌的混频器同样适用。

SMC+Phase也有一定的局限性，为了保证稳定的相位响应，每次扫描得到的变频相位曲线都是对轨迹上的某个固定频点做归一化之后的结果，如果要测试的变频器件内部有移相器（比如TR组件），与移相相关的测试无法通过SMC+Phase完成。因为移相器是在工作频段内整体变化一个固定的相位，这个固定的相位偏移在测试过程中会被测试仪表归一化处理掉。

3.5.测试实例

下面我们用一个实例来对比一下向上/向下变换法，VMC和SMC+Phase的测试结果。被测混频器是Mini-circuits ZFM-4212，测试设备为PNA-X，测试频段如下：

RF：3.6GHz~4GHz

LO：3GHz

IF：0.6GHz~1GHz

本振由PNA-X的源2提供，三种方法测得的混频器延迟如下图所示（测试结果包含混频器和一个低通滤波器），S21为向上/向下变换法将上变频器去嵌入后的结果，VC21对应的是VMC测试法，SC21是SMC+Phase测试法。

图12.混频器时延测试实例

可以看到，VMC和SMC+Phase的结果几乎一样，向上/向下变换法和前两者趋势一致，只是纹波较大。

4. 混频器测量的特殊情况

4.1.嵌入式本振

前面提到的混频器测试方法中，除了调制法之外的其他方法都需要知道准确的IF，RF和LO频点，而实际工作中经常会碰到一些混频器，它们的本振是嵌入式的，直接由内部提供，和外界没有同步的接口。在无法共时基的情况下，内嵌的本振和测试仪表对应频点的频率偏差可能会超过kHz。此时混频器的输出频率和设定值之间也会出现相应的偏差。对于相位测试来说，1Hz的频偏会导致相位在一秒内偏移360°，如果不能估计出混频器的真实输出频率，相位测试是无法实现的。

为了解决这个问题，Keysight公司的PNA/PNA-X采用了一种软件算法来确保一定时间内对内嵌本振的准确跟踪。以VMC为例，具体过程如下：

将参考混频器接到矢网端口1的参考通道，参考混频器的本振受控于矢网（矢网的第二个源或者与矢网共时基的外部信号源）。被测混频器输入和输出端口分别连接到矢网的端口1和端口2，在扫频范围内选定一个点，比如中心频点，作为软件跟踪点。 先将软件跟踪点的设定输入频率值作为被测混频器的激励信号，让端口2的测试接收机（B接收机）以设定输出频率为中心扫描一定的范围，可以得到被测混频器的当前输出频点，借此可估计出本振频率。受限于接收机的中频滤波器带宽（IFBW），此处测到的频率值可能和真实值还有微小的偏差。 调节参考混频器的本振，将R1和B接收机调谐至上一步测到的输出频率，观察此时两接收机的相位差随时间变化的曲线。该曲线的斜率体现了R1与B接收机收到的信号间的频率差。使用此频率差进一步调整参考接收机的本振，重复测试R1与B接收机的相位差随时间变化的斜率，直到两者间频率差满足预设的容限（比如小于1Hz）。 至此，矢网已准确的估计出被测混频器的本振频率，后续的测试可以照常进行。接下来的每次扫描前矢网都会重复一遍上述的过程以保证对嵌入式本振的持续跟踪。

如果矢网的扫描速度慢于嵌入式本振的漂移，可能会出现无法跟踪锁定的情况，因此，测试本振内嵌的混频器不能使用过低的中频带宽，由于中频带宽增加引入的测量噪声可以通过增加平均次数进行抑制。

为了验证嵌入式本振的效果，我们采用了3.5节中的被测件，此处的混频器本振由一个外接的信号源提供，采用软件算法跟踪后可以看到，该本振与设定值的偏差约960Hz，软件锁定后测得的时延和非嵌入式本振的结果基本一致。

图13. 嵌入式本振时延测试

4.2.多通道相位一致性

现代的电子系统中越来越多的用到了多通道的结构，比如MIMO，相控阵等。其中多个通道间的幅相一致性是一个非常关键的