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射频及微波校准源测量法

在开发中进行测量,可用以评估是否达成目标规范的性能,同时在测试制程中的产品时将面临各种挑战,包括确认使用的方法是否可提供较为确定的…

在开发中进行丈量,可用以评价是否达到方针规范的功用,一起在测验制程中的产品时将面对各种应战,包含承认运用的办法是否可供给较为承认的所需数值规模、缺少某项参数的追溯,以及承认可作为穿插查看的代替技能,以验证挑选的办法。运用者一起须有可敏捷获得的设备、运用适宜的办法,以进行例行性的从头校准作业。本文将简述仪器规划架构,并概述所运用的丈量办法。

运用具有外部校准探头仪器进行测验

信号源频率规模介于10Hz~4GHz之间,振幅则介于+24~-130dBm间,专门用于发生绝大多数常见RF及微波校准运用所需的信号,并具有必定的精确度,而无须在运用时以其他设备进行监控或特性化(Characterize)输出,如运用功率分离器与功率传感器丈量输出振幅、运用调变剖析仪监控调变电相等。

为帮忙输出信号直接传送至负载或待测单元(UUT)输入,并将因缆线与互连而发生的效能失落景象降至最低,因而新式仪器装备外部校准探头(Leveling Head),信号会自主机中发生,并馈入包含电平探测器与衰减器电路的外部校准探头。

许多校准运用大多需要获得高纯度的信号,且常需要运用外部滤波器,而外部校准探头的规划为藉由输出信号途径内设置适宜滤波器的办法,可下降谐波与假性含量。此外,此项规划亦具有内部类比调变功用,调频(FM)以最高300kHz的速率于频率合成器内发生,而调幅(AM)则以最高220kHz的频率在输出扩大与水平电路(Leveling Circuit)内发生。此外,丈量需求包含水平振幅电平(RF功率)、输出电压驻波比(VSWR)及调变。

功率传感器无法支撑较低不承认度丈量

RF电平(Level)丈量值为参阅频率的绝对值,接着再丈量相对于此参阅频率数值的频率呼应,即平整度,而关于100kHz参阅点的丈量,可选用沟通电(AC)电压丈量规范丈量在已知50Ω终端上构成的均方根(RMS)电压,再核算相应的功率电平。RF功率计与功率传感器用于高频丈量,此为常用的技能,若能运用含批改材料且正确校准的功率传感器,将可进行不承认度极低的追溯丈量作业。

但是,此项技能仍无法供给够低、约-50dBm左右的不承认度。丈量作业可运用现代频谱剖析仪挨近线性的振幅呼应,以较低的电平进行,而此类仪器的线性绝大多数均取决于用于数字化中频(IF)信号的沟通对直流(AC-DC)转换器,以便在数字范畴中进行后续处理。丈量的剖析仪线性差错一般可大幅低于在测验中预估的不承认度,即在70dB的规模内小于0.02dB,频谱剖析仪依功率传感器丈量的UUT输出,在- 47dBm规范化,且不须更改剖析仪的设定,即可在50dB规模内,最低在-97dB进行丈量,之后,频谱剖析仪即在-97dBm规范化,以于-130dBm进行丈量。

信号源输入阻抗可预估失配程度

知道信号源,即信号源端匹配的输入阻抗不仅对承认规范而言十分重要,亦可让运用者预估其运用中失配的不承认度。VSWR或输入回流丢失丈量技能一般用于衔接「Leveling」准位来历的被动式设备,将有窒碍难行之处并发生过错的成果,且进行此作业时,难以有实验室能为发生器以契合规范的办法进行信号源端匹配(Source Match)丈量,且鲜少有制造商会在本身的文献中记载办法。如图1所示,此架构挑选的办法为输入回流丢失电桥。

图1 信号源VSWR丈量架构

信号发生器从UUT输出频率,以约莫10Hz的少量固定频率偏移刺进信号。UUT输出与反射信号将以10Hz的比率加减,此信号以设为「零跨距(Zero Span)」形式的频谱剖析仪侦测,并运用指针丈量最大与最小振幅差异及时刻,参阅电平亦以UUT替代开路与短路丈量,并核算电压反射系数与VSWR。

AM与FM的精准度方针为高于0.1%,且失真小于0.05%(-66dB),但是传统丈量办法却难以达到此方针,但可运用装备丈量解调器的频谱剖析仪进行丈量,解调器选用数字信号处理,以数字化IF材料的办法,从获得的材料获取所需的信号特性(图2)。

图2 频谱剖析仪信号处理

为何必为AM与FM丈量调变率、调变深度/ 偏移及失真,如进行失真丈量时,即可设定解调器显现信号的音频频谱,且运用总谐波失真(THD)丈量算法断定所需带宽中呈现的总谐波含量。先不管FM偏移丈量的贝索零值(Bessel Null)技能,剖析频谱剖析仪与丈量解调器中的固有差错来历后发现,应获得极为精确的调变丈量值,不然技能人员也无法找出可供给够低的追溯不承认度的办法或其他实验室,以完好评价潜在的功用。

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