原创 多端口毫米波测量用变频模块

通过使用变频模块R&S ZVA-Z110，罗德与施瓦茨(Rohde&Schwar)公司的高端矢量网络分析仪可将覆盖频率扩展到75~110GHz毫米波波段(W波段)。R&S ZVA-Z110是以易于操作和帮助客户节约时间和成本为设计出发点的，因此，采用正确的4端口网络分析仪来操作一对变频模块，并不需要增加额外的硬件电路。最近几年中，多端口测量已经变得越来越重要。本文描述的解决方案是首个在W波段进行完整的多端口和平衡测量的方案。

变频模块内有什么？

图1显示了R&S ZVA-Z110内部的CAD结构图和原理框图。该变频模块包含用作隔离参考和测量信号的通道源倍频器、可调节波导衰减器、定向耦合器。这些参考和测量通道通过谐波混频器进行下变频。

图1：R&S ZVA-Z110的透明CAD结构图和原理框图（不包含测试端口的适配器)。

滤波器的S参数测量

下面以一个90GHz带通滤波器的测量为例，来讨论测试步骤。

步骤1：配置和设置

在图2所示的A、B、C三个区域进行如下测量配置：在A区择变频模块型号，在B区选择电缆连接方式，在C区点击应用按键并连接变频模块到网络分析仪(见图3)，然后将频率轴调节成75GHz到110GHz(见图2底部)。此外，变频模块的所有测量参数会被自动设置(例如射频和本振的倍频系数、最佳功率电平、复位设置、连接类型WR10，以及定义和选择波导校准套件R&S ZV-WR10。)

图2：设置对话框。

步骤2：校准

本例采用TOSM校准技术和R&S ZV-WR10波导校准套件进行校准(见图3)。R&S ZV-WR10波导校准套件还支持其他的校准方式，如TRL、UOSM、TOM、TRM和OSM。它还包含滑动匹配器，可以把方向性和负载匹配的指标提高到42dB和40dB。由于波导开路时的辐射影响，波导校准件中的开路件都是由偏移短路代替，该偏移短路由一个垫片(执行频带中心频率的λ/4偏移)和短路器组成。

步骤3：测量

图3显示了利用R&S ZVA24矢量网络分析仪和两个R&S ZVA-Z110变频模块测量90GHz带通滤波器的全部设置。测量具有高抑制特性的滤波器要求很高的动态范围。R&S ZVA-Z110变频模块树立了新的动态范围标准，其典型值>110dB，可以轻松满足测量滤波器时的高动态要求。这样，用户可以增加测量带宽，如增加到1kHz，以获得更高的测量速度。

图3：带R&S ZV-WR10波导校准套件的90GHz带通滤波器完整毫米波测量的设置。

除了滤波器测试，Z110还适用于其他多种的应用，包括：1. 由于内置了W波段的衰减器，所以它可以提供很低的激励电平，这样进行低噪声放大器测试等类似应用将不存在任何问题。2. 可用在那些紧凑型设计和需要快速扫描的生产线上。在粒子敏感环境中，比如在晶元探针台上，无需风扇的无源散热是另一个优势。3. 针对毫米波频段的多端口和平衡端口测量应用。