混頻器特點

變頻器件是每一個射頻或微波收發(fā)信號信機鏈路中的基本元件之一，這些器件共同的特點是利用器件的非線性特性，使器件的輸入/輸出信號信號發(fā)生頻率的變化。常見的變頻器件包括混頻器（Mixer），處于非線性區(qū)的放大器，I/Q調(diào)制解調(diào)器，包含濾波器和放大器的射頻前端電路等。

混頻器主要測試參數(shù)

變頻器會呈現(xiàn)出相應(yīng)的線性和非線性特性，因此對它的測試提出了獨特的測試任務(wù)，這些測試參數(shù)包括：

-傳輸測量包括變頻損耗或增益、群延時、線性相位偏差和端口之間隔離；

-反射測量包括回波損耗和駐波比；

-一些表征由變頻過程所增加的失真測量包括互調(diào)失真、變頻壓縮和不需要的混頻分量；

混頻器測試所面臨的挑戰(zhàn)

輸入和輸出處于不同頻率

器件的傳輸特性定義為輸出信號和輸入信號的比值。對于非頻率變換器件來講，因為所有接收機的頻率都一樣，故可以對幅度和相位兩者進行測試。但對變頻器件而言，其輸出信號和輸入信號是不同頻率的，不同頻率信號進行相位比較是沒有意義的，對變頻器件傳輸?shù)南辔惶匦灾笜?biāo)定義如下：

所以對于變頻器件的絕對相位參數(shù)測試必須利用參考混頻器來提供參考信號。對于參考器件需要明確其具體參數(shù)，然后通過校準(zhǔn)消除其對測試結(jié)果的影響，同時網(wǎng)絡(luò)分析儀需要具有頻率偏置功能。

多端口器件、需要兩路輸入

混頻器一般為三端口器件，需要提供被測混頻器本振信號，本振信號需要滿足被測器件功率和頻率范圍要求。

不能進行傳統(tǒng)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析誤差修正

任何儀表完成測量都會包含儀表的系統(tǒng)誤差，網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中可以通過校準(zhǔn)來消除其系統(tǒng)誤差，保證測量的精度。對混頻器的測量，因為其輸入和輸出不同頻，所以需要采取新的校準(zhǔn)方法消除儀表系統(tǒng)誤差而不能用傳統(tǒng)的2端口校準(zhǔn)對變頻損耗/增益測量進行誤差修正，這是因為混頻器或變頻器的激勵（輸入）和響應(yīng)（輸出）信號處于不同的頻率上。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試混頻器的方法

對于變頻損耗的測試,在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中以采用標(biāo)量混頻器測試或矢量混頻器測試法進行測量。

對于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其內(nèi)部的所有接收機都共用同一本振源(如下圖所示)。這就意味著在測量S參數(shù)時,在同一時刻,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的各個測量接收機只能測量同一頻率的信號。而對于變頻器件來說,由于其輸入輸出頻率并不相同,因此測量其傳輸特性(如變頻損耗等參數(shù))就需要應(yīng)用特殊的測量技術(shù)。

標(biāo)量混頻器測試技術(shù)

標(biāo)量混頻器測試技術(shù)是采用交替法測量混頻器的輸入和輸出信號分量。也就是說,在t1的時刻,在被測混頻器的輸入端口,利用矢量絡(luò)分析儀內(nèi)部的參考接收機測量RF信號的特性,完成測量后,在t2時刻,在被測混頻器的輸出端口,利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部測量接收機測量F信號的特性。這一交替的測量程則很好克服了由于矢網(wǎng)內(nèi)部接收機共用同一本振所帶來的問題。但是由于輸入分量與輸出分量是采用交替的方式測量,因此無法比較它們之間的相位特性,所以該方法不能測量頻器的相位和群延時特性,故稱為標(biāo)量混頻器測試技術(shù)。

參考混頻器測量法

為了測量混頻器的相移特性,一般可采用參考混頻器法。也就是通過在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的參考測量通引入一參考混頻器,把耦合到參考通道的RF信號變換到與被測混頻器輸出一致的頻率被測混頻器變頻后輸出的F信號會在矢量網(wǎng)絡(luò)的測量接收機中測量得到bIF,而其輸入分量在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出端口的參考通道測量得到aIF,由于aIF和bIF處于同一頻率,因此可以求出其相位偏移特性。由于該結(jié)果引入了參考混頻器的插入損耗和相位特性,因此需要對結(jié)果進行修正。如果使用的是已知特性的參考混頻器,則可以采用修正的方法;如果使用的是未知參數(shù)的參考混頻器,則需要采用特殊的校準(zhǔn)方式,把所引入的參考混頻對測量結(jié)果的影響進行消除。

測試設(shè)備需求：

1、端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，同時具備雙源激勵，以用作射頻和本振激勵。

2、端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，配備外部射頻信號源提供本振信號，根據(jù)測試軟件不同，也可以選用功率傳感器對混頻器的輸出進行測試。

混頻器標(biāo)量測試應(yīng)用實例

應(yīng)某大學(xué)教學(xué)要求需要測試混頻器的增益，輸出功率。東方中科為其配置了相應(yīng)的測試設(shè)備，以及給予相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)。

相應(yīng)的測試配置方案如下：

綜合測試儀表Fieldfox一臺。

射頻信號源一臺。

U2000功率計一支。

FieldFox 手持式射頻和微波分析儀 ：

可用作電纜和天線分析儀（CAT）、VNA、頻譜分析儀或一體化綜合分析儀USB 功率測量、內(nèi)置功率計和矢量電壓表通過 iOS 設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制；FieldFox能夠測量功率測量結(jié)果隨頻率的變化。功率使用 USB 功率傳感器測量。FieldFox 的信號源頻率可以與功率傳感器（接收機）頻率分開單獨設(shè)置。掃頻包括對信號源和接收機頻率的掃描，掃描結(jié)果分別用兩條軌跡顯示。頻偏可以是負(fù)值、零或正值。

FieldFox可表征混頻器和轉(zhuǎn)換器等器件的標(biāo)量傳輸響應(yīng)在測量頻率轉(zhuǎn)換器件的變頻損耗/增益時，必然要利用此頻偏功能，因為根據(jù)定義，被測器件的輸入頻率和輸出頻率是不同的。FieldFox 信號源仿真被測器件，并使用功率傳感器作為測量接收機。

信號源功率、增益/損耗以及接收機或輸出功率均可在 FieldFox 上顯示。

測試結(jié)果

掃頻模式

混頻器測試的參數(shù)其他的項目，比如：群時延、線性相位偏差和端口之間隔離；反射測量包括回波損耗和電壓駐波比；包括噪聲系數(shù)等等。我們這里沒有涉及到，但Keysight都是相應(yīng)的設(shè)備去匹配相應(yīng)的需求！