Il modo efficace di misurare i parametri chiave delle prestazioni dei mixer

Caratterizzazione dei mixer RF dotati di oscillatore locale interno utilizzando l’analizzatore di spettro R&S®FPC1500, uno strumento “che vale per tre”.

Attività da eseguire

I mixer sono dei componenti dedicati alla conversione della frequenza: il segnale di ingresso ha una frequenza diversa dal segnale di uscita. Un mixer ha tre connettori: RF (radiofrequenza), LO (oscillatore locale) e IF (frequenza intermedia). Per questo motivo, la caratterizzazione dei mixer, di solito, richiede un analizzatore di rete vettoriale a quattro porte. I parametri chiave dei test sono perdita di conversione, isolamento e riflessione. Altri parametri importanti sono le armoniche, il punto di compressione a 1 dB e i punti di intercetta. L’importanza relativa di queste singole caratteristiche varia in base all’applicazione del mixer.

Nel caso di un mixer con conversione di frequenza verso il basso (downconverter) utilizzato in un sistema ricevitore che lavora a un livello di potenza inferiore, le misure di armoniche e punti di compressione diventano meno significative. In un ambiente di produzione ci si concentra sul costo del collaudo, quindi durante i test delle funzionalità vengono controllati solo i parametri chiave.

Soluzione Rohde & Schwarz

Alcuni mixer non richiedono un oscillatore locale esterno, in quanto integrano già un oscillatore locale interno. In questa caso, i mixer hanno solo due connettori: RF e IF. Questi tipi di mixer RF con oscillatore locale incorporato sono comunemente utilizzati nel settore militare e nei satelliti. Le configurazioni di test per il collaudo di mixer a due porte sono più semplici.

Fig. 1: Configurazione di test con analizzatore R&S®FPC1500

L'analizzatore R&S®FPC1500 può essere utilizzato per misurare i parametri prestazionali chiave dei mixer: perdita di conversione, isolamento e riflessione (perdita di ritorno).

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Applicazione

Perdita di conversione

La perdita di conversione è una misura dell’efficienza del mixer nella conversione della frequenza da radiofrequenza a frequenza intermedia. Si misura la differenza di potenza tra il livello di potenza RF in ingresso e il livello di potenza IF in uscita.

Un analizzatore di spettro con funzionalità di generatore di tracking rende possibile la misura scalare della trasmissione. Il generatore di tracking dell'analizzatore R&S®FPC1500 dispone di un’opzione dedicata alla conversione di frequenza, che lo rende uno strumento ideale per effettuare le misure sui mixer.

La Fig. 2 spiega come sono eseguite le misure, mentre la schermata a sinistra in Fig. 4 illustra il risultato della misura su un mixer con oscillatore locale interno a 636,5 MHz.

Fig. 2: Esecuzione della misura

La sorgente di tracking (RF) inizia lo sweep dalla frequenza dell'oscillatore locale, mentre l’analizzatore misura la banda laterale inferiore a frequenza intermedia (blu).

Fig. 3: Risultati della misura

Risultati della misura su un mixer con oscillatore locale interno di 636,5 MHz

Fig. 4: Misura sul mixer RF utilizzando l'analizzatore R&S®FPC1500

Isolamento

L’isolamento è una misura di accoppiamento del segnale tra le porte di un mixer. L’isolamento RF-IF è il valore di attenuazione tra la porta RF e la porta IF. Il valore mostra di quanto il segnale di ingresso RF è attenuato verso l'uscita IF. La misura può essere facilmente eseguita misurando la porta IF con l’analizzatore impostato alla frequenza RF.

Riflessione

Le misure di riflessione mostrano la bontà dell'adattamento di impedenza su una singola porta. Tradizionalmente è stato necessario utilizzare un analizzatore di rete vettoriale per effettuare le misure dei parametri S, come la riflessione di ingresso RF S11.

Grazie all’esclusiva struttura dell'analizzatore R&S®FPC1500, che utilizza un ponte VSWR interno, l’analizzatore di spettro può eseguire misure di riflessione vettoriale a una porta. La schermata centrale della Fig. 4 mostra la perdita di ritorno S11 del mixer in dB, la schermata di destra in Fig. 4 mostra l’impedenza di ingresso del mixer in un diagramma di Smith.