混频器和变频器测试

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射频混频器和变频器的重要性

混频器和变频器测试对于验证射频系统的性能非常重要,尤其是在毫米波范围内。准确表征这些设备,有助于优化信号质量和效率。罗德与施瓦茨提供先进的解决方案,能够准确可靠地全面测量和表征混频器与变频器。

射频混频器和变频器是射频与毫米波系统的基石,通过将信号从一个频段转换到另一个频段来实现频率转换。射频混频器和变频器是有源组件,会显著影响整体信号质量,因此需要进行全方位测试。

虽然“混频器”和“变频器”这两个词经常混用,但二者存在明显区别:

什么是射频混频器?

射频混频器是一种非线性设备,通过将两个输入信号(即射频信号和本振信号)“相乘”来产生和频与差频。混频器的核心功能不是放大信号,而是实现频率转换。因此,混频器常用于上变频(中频转射频)或下变频(射频转中频)应用,也是变频器的一个核心组件。

什么是变频器?

变频器由混频器和配套电路(例如放大器、滤波器)组成,能够高效、准确地转换信号频率。变频器通过混频器将信号从一个频段转换到另一个频段。

  • 射频下变频:将高频(射频)信号转换为低频信号,以便后续处理。
  • 射频上变频:将低频信号转换为高频(射频)信号,以便进行传输。

混频器和变频器测试:您的挑战

现代通信系统使用的频率越来越高,但直接在射频频段运行一般并不可行,需要借助混频器来转到目标频率。

混频器是一种有源设备,会在目标应用中产生许多不良作用,因此需要了解并充分抑制这些负面效应,以免显著影响到系统性能。

测量射频系统中的混频器和变频器特性,有助于全面了解这些设备的行为及其对整体系统性能的影响。这需要测量混频器和变频器对于不同的工作条件和输入信号的性能表现。深入分析测量结果,有助于识别性能瓶颈、优化设计,并预测设备在不同系统要求下的行为。

测量混频器的时候,设计人员需要关注以下重要参数:

  • 非线性度是一个关键挑战。混频器的设计原理是通过非线性结构来转换输入信号的频率并产生和频与差频。但是,这种非线性设计也会带来谐波和互调等不良影响。这会降低信号质量,并产生额外干扰。
  • 变频损耗是射频混频器测试的一个关键参数。这是一种增益或损耗关系,与中频和本振信号的输入功率以及频率等多个方面有关。
  • 隔离度可用于衡量射频、本振和中频三个重要信号频率之间产生的意外串扰程度。理想情况下,这些频率之间的串扰应尽可能小,通常会测量本振和射频端口或者本振和中频端口之间的隔离度。高隔离度有助于抑制意外产生的干扰信号。隔离度测量是混频器测试的关键,有助于了解混频器对整体系统的影响,因此在选择混频器来进行系统设计时要重点考虑这个参数。
  • 噪声系数 (NF) 可以测量射频混频器在变频过程中额外产生的噪声。混频器属于有源组件,运行时不可避免地会产生噪声,而噪声系数越低,表示设备性能越好。
  • 相位转换(也称“群延时”)描述射频和中频信号之间的相位关系,在波束赋形应用和相控阵天线系统中尤为重要。群延时评估信号的带内相位线性度。数字调制系统需要维持良好的相位线性度,以降低误差矢量幅度 (EVM)、减少误码率、提升噪声功率比 (NPR),同时尽量减少互调影响。

我们提供先进的混频器性能验证解决方案

罗德与施瓦茨提供先进的测试解决方案,可以全方位验证混频器性能,是您值得信赖的合作伙伴。

R&S®ZNA 等矢量网络分析仪是全面验证混频器性能的首选。分析仪支持多种测量应用,是适合混频器测试的一体化解决方案。仪器具备多个本振和信号源以及相位控制能力,不仅能够准确测量 S 参数,还另有更多功能:

  • 第二个信号源可提高测试速度,并支持扫频本振测量
  • 第三个和第四个本振可用于多级混频器和变频器的互调测量
  • 变频损耗、隔离度、失真和非线性度
  • 绝对和相对群延时
  • 不论混频器有无本振输入均支持
  • 利用相位参考梳状信号发生器 R&S®ZN-ZCG,可进一步增强功率和相位校准能力。这样一来就不必像传统校准那样使用参考混频器。

Highlighted applications for RF mixer testing

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罗德与施瓦茨混频器和变频器测试解决方案的优势

以 R&S®ZNA 为核心打造值得信赖的混频器测试解决方案,可靠应对混频器测试挑战。分析仪提供多种功能,可直接提高混频器测量的速度与准确性:

  • R&S®ZNA 矢量网络分析仪只需连接一次,即可完成所有相关的射频测量
  • R&S®ZNA 最多可提供 4 个内部信号源,充分增强混频器测试的灵活性和速度
  • R&S®ZNA 的内置信号源支持灵活的相位控制,可同时满足标量和矢量混频器测量的需求
  • R&S®ZNA 使用梳状信号发生器增强了校准,能够在不同的频率范围内精确测量混频器的绝对相位
  • 先进的校准技术让混频器测量变得更快、更简单,不必再使用参考混频器
  • 支持无本振输入的变频器,提供独特的相位和群延时测量方法
  • 借助内置前置放大器,R&S®ZNA 可实现 1 dB 以下的噪声系数测量能力

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