Испытания смесителей и преобразователей частот

Испытания смесителей и преобразователей частоты: измерительные задачи

В современных системах связи, которые работают на всё более высоких частотах, не всегда возможно напрямую генерировать ВЧ-сигнал, поэтому для достижения требуемых частот используются смесители.

Как активные компоненты, смесители проявляют различные нежелательные эффекты, которые оказывают существенное влияние на рабочие характеристики системы, поэтому необходимо исследовать и сводить к минимуму эти эффекты для условий конкретной задачи.

Определение характеристик смесителей и преобразователей в ВЧ-системах необходимо для подробного анализа работы этих устройств и их влияния на рабочие характеристики всей системы в целом. Данная процедура включает в себя измерение реакции устройств на разнообразные условия эксплуатации и входные сигналы. Подробный анализ помогает выявлять ограничения рабочих характеристик, оптимизировать конструкцию и прогнозировать работу устройств в зависимости от различных требований к системе.

Разработчики смесителей должны учитывать следующие ключевые параметры:

• Нелинейность вызывает наибольшие затруднения. Смесители по определению являются нелинейными устройствами, т. к. они предназначены для генерирования выходного сигнала с суммарной и разностной частотой на основе входных сигналов, однако их нелинейность также приводит к образованию нежелательных гармоник и интермодуляционных составляющих. Эти эффекты ухудшают качество сигнала и вносят помехи.
• Потери преобразования являются критически важным параметром при испытаниях ВЧ-смесителей. Он отображает многомерное соотношение усиления или потерь, которое зависит от входной мощности и частот сигналов промежуточной частоты и гетеродина.
• Развязка характеризует количество нежелательных перекрестных помех между тремя основными частотами сигналов: ВЧ, гетеродин и промежуточная частота. В идеальном случае перекрестные помехи между этими частотами должны быть минимальными. Как правило, развязка измеряется между портами гетеродина и ВЧ или портами гетеродина и промежуточной частоты. Важна высокая развязка, т. к. она предотвращает нежелательные помеховые сигналы. Данный параметр играет важную роль при испытаниях смесителей и анализе их влияния на работу системы, поэтому его учитывают при подборе смесителей для конкретной системы.
• Коэффициент шума определяет количество нежелательного шума, вносимого ВЧ-смесителем в процессе преобразования частоты. Как активные компоненты, смесители всегда вносят шум, поэтому чем ниже коэффициент шума, тем лучше рабочие характеристики смесителей.
• Фазовый сдвиг или групповое время задержки определяет соотношение фаз сигналов ВЧ и ПЧ, которое особенно важно в приложениях формирования диаграммы направленности и фазированных антенных решетках. Групповое время задержки исследует внутриполосную линейность фазы сигнала. Линейность фазы играет важную роль в системах с цифровой модуляцией, т. к. здесь она обеспечивает низкий модуль вектора ошибок, снижает коэффициенты битовых ошибок и поддерживает оптимальный коэффициент мощности шума с минимальной интермодуляцией.

Наши современные решения для проверки рабочих характеристик смесителей

Компания Rohde & Schwarz и ее передовые испытательные решения станут вашим надежным партнером при проведении подробных испытаний рабочих характеристик смесителей.

Векторный анализатор цепей, например R&S®ZNA, идеально подходит для подробной валидации смесителей. Он поддерживает широкий ряд измерений и служит единой платформой для испытаний смесителей. Данный прибор не только точно измеряет коэффициенты рассеяния, но и оснащен несколькими гетеродинами и источниками с подстройкой фазы:

• 2-й источник для повышения скорости и измерений с разверткой гетеродина
• 3-й и 4-й гетеродины для интермодуляции в смесителях и преобразователях со многокаскадной топологией
• Потери преобразования, развязка, искажение и нелинейность
• Абсолютное и относительное групповое время задержки
• Поддержка смесителей с и без доступа к гетеродину
• Улучшенные методы калибровки мощности и фазы благодаря наличию гребенчатого генератора опорной фазы R&S®ZN-ZCG. Традиционный эталонный смеситель не требуется.