脉冲S参数测量中的跟踪技术的改进

点测量和脉冲包络测量提供时间分辨率。

　　图 6

PNA-X通过多种新技术(包括在 IF路径中使用选通开关提高时间分辨率)将脉冲灵敏度降低程度减少到最小。

因为整个 IF路径的噪声系数经常是由接收机上游的前几级决定的，所以可以在来自接收机上游的信号(和噪声)到达 IF选通之前先给它们提供尽可能多的增益来改善信噪比(信号大小的选择要恰当，要使选通开关不会工作在压缩区域，这样峰值脉冲包络的能量可以相对不受影响地通过选通开关)，然后使用选通开关进行时间鉴别(时间分辨率)。由于占空比的变化是和选通开关的重复频率和选通宽度相关连的(因为选通开关的定时信号就是来自于脉冲发生器中确定脉冲周期、脉冲宽度和脉冲延迟的一个输出通道，如图 2b所示)，当噪声功率(以 dB为单位)按照 10log(占空比)的关系降低时，脉冲频谱中心频率分量的功率(以 dB为单位)会按照 20log(占空比)的关系降低(图 6)。总体结果就是测量动态范围以接近于 10log(占空比)的关系降低，而不像 PNA-X的上一代矢量网络分析仪那样以 20log(占空比)的关系降低。

图 6中的晶体滤波器是用来在脉冲到达下游放大器和数字化处理器之前去除不需要的脉冲频谱和附加的噪声。需要注意的是，去除这些脉冲频谱分量会降低峰值包络响应，因此可以防止下游部件产生压缩并减少系统噪声。在以前的硬件选通实现方法中，选通开关之后电路部件的噪声系数与选通开关之前电路部件的噪声系数相比没有好多少，因此选通之后，并不会造成数字化噪声功率的下降。这样的处理方式实际上不会对噪声功率进行选通(噪声功率不会随选通改变)，因此会使测量动态范围以 20log(占空比)的关系改变。

在 ADC之后，使用频谱归零匹配滤波器对数字化数据进行滤波，滤掉除所需射频载波之外的全部残留脉冲频谱。

窄带检波模式是一种异步脉冲测量方式，数字化处理器连续地对信号进行测量信号而分析仪处理全部数字化信息。这意味着即使断开选通开关，仍旧可以采样和处理数据(图 7)。在 IF选通开关断开状态下，任何隔离度和噪声的残留量都是不受欢迎的，因为只有在选通开关接通时所见到的信号才真正我们所关心的。在理想条件下，完美的选通开关在断开状态下应不会有任何信号或噪声，以避免把过多噪声转换成数字信号，否则将会增加测量噪声并降低测量结果的精度。

　　图 7

因为数字化处理器总是在窄带检波模型中进行采样，因此可以捕获来自断开状态的选通开关的信号和噪声。

　　去除选通开关处于断开状态时存在的这些不受欢迎的残余量的方法之一是使用软件选通(图 8)。将脉冲发生器与矢量网络分析仪集成在一起的好处是可以精确地知道脉冲发生器的定时信息，因此选通开关接通和断开的定时信息也可以精确地知道。一旦数据已经被数字化，那么可以在对应选通开关接通和断开时的数字数据上有效地放置时间戳。这样就可以知道哪部分数字数据对应选通开关的接通状态，哪部分数字数据对应选通开关的断开状态。由于只有选通开关断开状态下的残余噪声会降低测量精度，所以可将该数字数据特意地设置为零，使其成为既无噪声又无信号的理想成分。这样，由于 SNR的噪声分量已经显着减少了，测量灵敏度就大大地得到了提高。

　　图 8

可使用软件选通移除选通开关断开状态下不需要的信号和噪声剩余。

增强型硬件和软件选通方法的实现和以前矢量网络分析仪的窄带检波技术相比测试灵敏度显着地得到了提高。图 9显示的是使用不同脉冲检波技术所带来的动态范围的改善。这是一个难度极高的测量实例，占空比非常低(0.001%)且脉冲宽度十分窄。PNA-X的硬件改进和软件改进实现了完美的优点互补，因为硬件选通可以减少在接收机选通之前接收机上游链路中噪声过多的电路上的噪声，而软件选通算法则可以消除选通开关断开状态下的噪声，从而进一步降低噪声。这些技术的进步导致了脉冲测试灵敏度的极大提高，从而也大大地改善了测试结果的精度。

　　图 9

在此例中，对于低(0.001%)占空比脉冲信号，不同的脉冲检波技术具有不同水平的动态范围性能。

硬件的集成和测量算法的改进极大地提高了使用现代化矢量网络分析仪—Agilent PNA-X系列进行脉冲S参数测量的灵敏度和精度。宽带和窄带检波模式为精确测量被测件的脉冲S参数提供了灵活的测量方案。与以前的窄带检波技术相比，这些先进特性可以极大增加动态范围。PNA-X系列网络分析仪需配置选件 021、 022、025和H08，以执行脉冲S参数测量。有关这些脉冲测量配置的更多信息，请访问安捷伦科技的产品网站：www.agilent.com/find/pna-x