是德科技：浅谈混频器的相位特性测试

指标。这时可能会碰到一些多通道的变频模块，结构有如下几种：

图14. 多通道变频模块

由混频器的散射矩阵可知，其输出信号的相位将包含输入信号和本振的相位。上图中本振分配路径的差异将会导致到达每个混频器的本振相位出现偏差，进而影响到通道间的相位一致性，所以测试中必须考虑本振相位的影响，SMC+Phase和调制法都不再适用。外置本振的多通道变频模块可以采用VMC的测试方法，只要参考混频器不变（包括参考混频器的本振路径），所有通道的变频相位特性都基于统一的参考信号，就可以得到通道间的绝对相位差。但是内嵌本振则不行，PNA/PNA-X可以采用软件算法得到内嵌本振的频率，却不可能恢复出本振的相位，因此要另辟蹊径。

对于这些多通道模块的相位一致性来说，要测的是给定输入之后输出信号之间的相位差，并不关注通道自身的延迟特性。传统的方法测试多个信号间相位差一般是采用示波器，但是示波器很难完成扫频测试，效率不高，另外动态范围也比较小。Keysight公司的PNA/PNA-X支持接收机直接比相测试，在频偏模式下源和接收机可以同步扫描，窄带的接收机结构极大的提高了测试动态范围。下面是一个四通道内嵌本振变频模块相位一致性的测试原理图：

图15.四通道变频模块相位一致性测试

PNA/PNA-X工作在频偏模式下，由源1提供输入信号，A接收机作为参考，分别测试B/A，C/A，D/A的相位即为通道2、3、4相对于通道1的相位差。为了修正测试电缆以及四个接收机的频响引入的误差，可以采用一个一分四或者一分二的功分器进行归一化校准，步骤如下：

将功分器接到上图中被测件的位置，关闭矢网频偏模式 将矢网的频段设置到被测件的输出频段 以功分器为基准，对B/A，C/A，D/A的相位做归一化（功分器自身的相位不平衡可以通过测试其S参数后计算得出）

5.总结

本文首先介绍了混频器的小信号散射矩阵模型，接着对目前常用的几种相位测试方法进行了原理性的介绍，各自优缺点简述如下：

从上表可以看出，VMC提供了全面的高精度混频器相位测试能力，SMC+Phase尽管不能做相位一致性测试，但它在保证精度的基础上简化了测试的连接和校准方式，提高了测试效率。

混频器的相位特性分析一直是元器件测试的难点，测试者需要了解其工作模式并根据实际情况选择合适的测试方法，以便于更加准确高效的完成测试需求。
 
参考文献

1. Joel P. Dunsmore, "Handbook of Microwave Component Measurements with Advanced VNA Techniques", A John Wiley&Sons, Ltd, Publication, 2012

2. 谢澎霖, "信道群时延特性的工程测量", 电讯技术, June 1991, Vol. 31, No. 3, Page(s) 8-14

3. Dunsmore, Joel"Novel Method for Vector Mixer Characterization and Mixer Test System Vector Error Correction", Microwave Symposium Digest, 2002 IEEE MTT-S International, 2002, Page(s) 1833-1836 vol.3.

4. Dunsmore, Joel "A new calibration method for mixer delay measurements that requires no calibration mixer", Microwave Conference (EuMC), 2011, Page(s) 480-483

5. Agilent Technologies, "Measuring Group Delay of Frequency Converters with Embedded Local Oscillators", AN1408-18, Sep. 2007