[发明专利]一种基于时频双域的校准混频器定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波元器件特性参数测试技术领域，具体涉及一种基于时频双域的校准混频器定标方法。

背景技术

随着各种先进的数字调制技术在诸如宽带数字通信系统中的广泛采用，为了降低系统的误码率，设计人员不仅需要关心整个射频收发系统的幅频特性，同时也要求对其相频特性进行测量。矢量网络分析仪是一种通用的微波毫米波测量仪器，对于射频收发系统中广泛使用的如放大器、滤波器、双工器等输入输出频率相同的所谓同频部件，可以实现对其幅频和相频矢量特性的精确测量。而对于射频收发系统中广泛使用的如混频器等变频器件，由于其输入输出频率不同，对其相位和群延时特性的测量一直是一个难点，这是因为相位测量是基于同频测量的，两个存在频差信号间的相位会随着测量时间的变化而变化，不是一个定值。

使用矢量网络分析仪进行精确混频器矢量特性测量前必须进行校准，其中的一个校准步骤需要在两个校准端口间连接一个特性已知的校准混频器，此校准混频器的射频输入端口和中频输出端口的匹配特性、前向和反向变频损耗特性必须完全已知，所有已知的特性信息为矢量信息，即同时包括幅度和相位信息。利用特性已知的校准混频器在校准过程中可求解出整机误差模型中对应的误差项，其作用类似传统S参数全二端口校准过程中的直通校准。

在实际进行矢量混频器校准时，当第一次使用某个校准混频器时，其特性表征数据通常是未知的。为此矢量网络分析仪提供了一个额外的混频器表征功能对混频器进行定标，提取出校准混频器的矢量特性表征数据，并将所提取的结果保存在一个定标文件中，以供在校准过程中使用。校准混频器由一个混频器和一个滤波器组成，其中滤波器的功能是滤除不需要的混频产物，定标时在校准混频器的滤波器输出端口连接3个特性已知的反射标准(通常为开路器、短路器和负载机械校准件或电子校准件)，即可实现校准混频器的标定。

为了可以实现精确的校准混频器定标，必须对校准混频器做如下限制：

1)工作频段可以覆盖需校准频段；

2)混频器必须是互易的，即射频端口到中频端口、中频端口到射频端口变频损耗的幅相特性必须一致；

3)混频器射频输入端口应具有良好的端口匹配，其回波损耗应优于10dB；

4)混频器前向和方向的变频损耗要足够低，应小于10dB；

对混频器互易特性的要求由混频器的实现方案保证，大多的无源混频器均可满足这一要求。但实际使用的校准混频器一般其射频端口的匹配性能均不高，端口回波损耗多低于10dB，进行校准混频器定标时，经前向和反向两次变频到达射频端口的信号完全淹没在射频端口的失配信号中，导致定标精度下降，直接影响整机的校准精度和矢量混频器测量的精度。此外，对于许多工作到微波毫米波段的混频器及谐波混频器，其单向变频损耗典型幅度值多远大于10dB，导致定标时矢量网络分析仪端口接收到的包含变频损耗幅相信息的信号小于整机残留的方向性误差信号，超过反射测量的动态范围，此时已无法对混频器进行定标。此外传统的混频器定标过程完成单端口校准后需要进行3次混频器测量连接，整个过程比较繁琐。

通过以上描述可以看出：因传统的校准混频器定标过程是完全在频域上进行的，对混频器的技术指标有很多限制，当校准混频器变频损耗过大时无法对其进行定标，定标精度差，过程繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于时频双域的校准混频器定标方法，以降低对校准混频器性能指标的要求，扩展可定标校准混频器的变频损耗范围，提高校准混频器定标的精度，简化校准混频器的定标过程。

为达上述目的，本发明实施例提供了一种基于时频双域的校准混频器定标方法，包括：

设置表征混频器的射频入射频率、本振频率、混频次数，计算中频频率；

设置射频输入功率、本振功率，使所述混频器工作在正确的线性状态，并使表征混频器时本振功率的输入状态与矢量混频器校准时一致；

矢量网络分析仪在所述混频器射频输入频率范围内做单端口校准；

将所述表征混频器射频端口与矢量网络分析仪的校准端口连接，连接本振信号，并在定标校准混频器的中频滤波器输出端口连接一特性已知的高反射标准，该反射标准在混频器中频输出频率范围内的已知特性值为Γ_IF；

设置单次触发使矢量网络分析仪完成一次扫描并处于保持状态，对应的频域测量值为S₁₁；