Эффективный способ измерения ключевых параметров производительности смесителя

Измерительная задача

Смесители — это модули для преобразования частоты, т.е. частота входного сигнала отличается от частоты выходного сигнала. Смеситель имеет три разъема: ВЧ (радиочастоты), гетеродина (встроенного гетеродина) и ПЧ (промежуточной частоты). В связи с этим для определения характеристик смесителя требуется четырехпортовый векторный анализатор цепей. Ключевыми контрольными параметрами являются потери на преобразование, а также коэффициенты развязки и отражения. Также определяются гармоники, точка компрессии 1 дБ и точки перехвата. Относительная важность этих характеристик меняется в зависимости от применения смесителя.

В случае применения смесителя с понижением частоты для системы приемников, которая работает на более низком уровне мощности, измерения точек компрессии и гармоник становятся менее значимыми. В производственной среде акцент делается на стоимости испытаний, поэтому во время тестирования функциональных возможностей проверяются только ключевые параметры.

Решение компании Rohde & Schwarz

Для некоторых смесителей не требуется подключение внешнего гетеродина, так как в них есть встроенный гетеродин. Такие смесители должны иметь только два разъема: ВЧ и ПЧ. Эти разновидности ВЧ-смесителей со встроенными гетеродинами обычно используются в спутниковой и военной отраслях. Схемы измерения для двухпортовых смесителей стали проще.

Рис. 1. Схема измерения с R&S®FPC1500

Анализатор R&S®FPC1500 можно использовать для измерения ключевых контрольных параметров производительности, а именно потерь на преобразование и коэффициентов развязки и отражения (потерь на отражение).

Применение

Потери на преобразование

Величина потерь на преобразование — мера измерения эффективности смесителя применительно к преобразованию частоты из ВЧ в ПЧ. Это значение представляет собой разницу в мощности между уровнем мощности входного ВЧ-сигнала и уровнем мощности выходного ПЧ-сигнала.

Анализатор спектра с функциональными возможностями следящего генератора обеспечивает возможность скалярного измерения параметров передачи. Следящий генератор R&S®FPC1500 наделен опцией преобразования частоты, которая делает его идеальным прибором для измерений на смесителях.

На рис. 2 показан порядок проведения измерений, а на левом снимке экрана на рис. 4 показан результат измерения от смесителя с внутренним гетеродином 636,5 МГц.

Рис. 2. Выполнение измерения

Следящий источник (ВЧ) начинает свипирование от частоты гетеродина, тогда как анализатор измеряет нижнюю боковую полосу частот ПЧ (синяя область).

Рис. 3. Результат измерения

Результат измерения от смесителя с внутренним гетеродином 636,5 МГц

Рис. 4. Измерение параметров ВЧ-смесителя с помощью R&S®FPC1500

Развязка

Коэффициент развязки — мера измерения сигнальной привязки между портами смесителя. Коэффициент развязки ВЧ-ПЧ представляет собой величину ослабления при переходе от ВЧ к ПЧ. Это значение показывает, насколько входной ВЧ-сигнал ослабляется в процессе преобразования в ПЧ-сигнал. Измерение может легко выполняться посредством измерения ПЧ-порта с помощью анализатора, настроенного на частоту ВЧ.

Отражение

Измерения коэффициента отражения показывают, насколько хорошо согласованы импедансы на отдельно взятом порту. Обычно для измерений S-параметров, таких как коэффициент отражения на ВЧ-входе S11, требуется векторный анализатор цепей.

Благодаря уникальной конструкции прибора R&S®FPC1500, в котором используется встроенный КСВН-мост, анализатор спектра может выполнять однопортовые векторные измерения параметров отражения. На среднем снимке экрана на рис. 4 показаны потери на отражение S11 в дБ, а на правом снимке на рис. 4 показан импеданс на входе смесителя на диаграмме Смита.