多端口毫米波测量用变频模块
互联网 2022-11-22

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、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。

多端口测量

到目前为止,多端口和平衡端口测量被限制为大约50GHz带宽,但在W波段中也有许多应用采用平衡电路或多端口器件(如测距雷达、国防和航空应用)。利用R&S ZVA-Z110变频模块和R&S ZVT20矢量网络分析仪,可以提供高达6个测量端口。

定向耦合器的三端口测量

1.为什么采用三端口测量?

采用3个变频模块和合适的矢量网络分析仪,连接一次就可以完成一个三端口的耦合器的测量(图4)。这可以节约测量时间,并能同时测量所有的3×3S参数,而不需要多次连接和多次的二端口校准。采用全3端口的校准取代多次的二端口校准,可以获得更加精确的测量结果。

图4:三端口测量只需三个变频模块。

2.测量设置

R&S ZVT20可以使用高达4个变频模块,而不需要外部信号源。这种解决方案非常紧凑,不需要额外硬件,并提供很高的测量速度。在上文提到的三端口应用中,只需三个变频模块。R&S ZVT20的测量端口5和6为变频模块提供本振信号。如果需要,还可以利用外部Wilkinson功分器将本振信号分配给所有的变频模块。

UOSM校准

UOSM 校准技术的优点是可以利用一个未知的直通件作为标准件。这一未知的直通件仅要求具有很好的正、反向互易性,因此,该未知直通件不要求具有良好的匹配和低损耗特性。甚至价格低廉的、带带标准法兰盘的管节、波导弯头和波导扭转接头,只要具有互易特性都可以作为直通件。在校准后所有对输出端口方向的改变都会造成(可避免的)精度损失,因此在这个例子当中,一个H面的波导弯头在波导测试端口1和4,以及测试端口2和4之间建立直通。波导测试端口1和2是通过两个测试端口的直接连接而建立直通的。

定向耦合器的测量结果

图5所示的测量结果是采用1kHz测量带宽而得到的。曲线Trc1为插入损耗,曲线Trc2为耦合度损耗,曲线Trc3为隔离度,曲线Trc4为通过Trc3和Trc2运算得到的方向性系数。

图5:三端口耦合器的测量结果。

关键指标如下:

1. 频率范围:75~110GHz;

2. 波导型号:WR10;

3. 连接类型:兼容UG387/U-M精确的波导法兰盘;

4. 测试端口输出功率:+2dBm,在射频输入口处为+7dBm;

5. 输出功率精度:<4dB(0dB衰减);

6. 手动功率衰减:0~25dB;

7. 动态范围:95dB(典型值110dB);

8. 在射频和本振端的输入功率:+5~+10dBm(理想值为+7dBm);

9. 供电特性:100~240V,47~63Hz;

10. 尺寸(W×H×D):360.5×110×114mm;

11. 引脚的数目:4个、3个或者无引脚。

配置要求

哪些矢量网络分析仪可以使用该变频模块?

最高工作频率不低于20GHz的R&S ZVA或R&S ZVT都可以使用该变频模块,并假设支持以下两个选件:发生器和接收机的直接连接选件和变频控制软件选件。

需要外部信号源吗?

在第二个例子中(耦合器),如果变频器的本振信号由R&S SMF100A提供并(通过4端口功分器)被分配给所有的变频模块,则4端口R&S ZVA也可以满足这样的测量。外部信号源必须通过R&S ZVA来控制,这会增加扫描时间,但使用信号源的列表扫描方式可以改善扫描时间。一般而言,如果通过外部信号源提供本振信号,可以增加矢量网络分析仪使用的变频模块数目。例如:通过R&S ZVT20和R&S SMF100A以及一个合适的本振信号分配网络,可以使用6个变频模块。此外,只用一台两端口R&S ZVA24网络分析仪是不能驱动该变频模块的(最少需要4端口),不过如果加上一台R&S SMF100A就可以使用一个或者两个变频模块。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • RF
  • 射频
  • 通信
  • 无线
  • 频谱分析仪和噪声系数测量

    无处不在的噪声是射频和微波设计师的敌人,对此不应感到惊奇。噪声限制了通信接收器检测弱信号的能力,从而妨碍设计师实现最佳的接收器性能。传输信号中的噪声恶化了性能,不仅是对传输信号,而且同样是对周围的频谱。由于噪声是普遍存在的,多年以前,射频和微波行业就建立了一个称为噪声系数的测量参数,以定量元件或系统给通过它的信号增加了多少噪声。 虽然噪声系数是一种用于描述射频和微波系统噪声和接收器灵敏度的参数,但...

    前天
  • 基于EBG的紧致型吸波覆层波导测试研究

    1、引言 在微波毫米波领域,由于光子晶体结构所具有的带隙特性,从而使其在滤波,谐波抑止,电磁兼容等方面有着重要的应用价值。最初,光子晶体主要应用于光学领域,其结构主要是通过介质嵌入或镂空等技术制成。随着微波毫米波技术的发展,通过进一步的深入研究,可以在微波毫米波频段内采用金属结构阵列来实现光子晶体的特性,于是光子带隙结构(PBG)又被称为电磁带隙结构(EBG)。在EBG的研究中,通常人们关心EBG...

    前天
  • TDOA 定位技术和实际应用简介

    上海聚星仪器有限公司 俞一鸣 美国国家仪器 姚 远 北京邮电大学 程学虎 摘 要:介绍了TDOA(Time difference of Arrival)的基本原理,列举了TDOA 定位的优势,并且通过实例分析其在实际应用中的有效性,结合实验数据分析了影响TDOA 的因素。本文提出TDOA 是一种简单高效的定位方式,可以被广泛应用在无线电监测工作中。 1、TDOA 介绍 对干扰源的定位是无线电频谱管...

    前天
  • 射频仪器的软件无线电化

    现代射频仪器已经从单纯的测量设备发展成为重要的系统设计工具。这种发展得益于软件无线电(SDR)引发的各种技术。软件无线电所具有的灵活性正在掀起无线通信行业以及射频测试仪器的变革。 20世纪80年代末,​​工程师们开始尝试软件无线电构想。过去,无线电需要依赖于复杂模拟电路才能发送和接收射频和微波信号以及实现对信息信号的编码和解码。软件无线电的最初构想是使用通用无线电来进行信号发送和接收,同时在软件中...

    前天
  • 近场天线测试系统解决大型暗室测试难题

    前言 受限于实施基站天线远场测试时间和成本,许多移动运营商不能如愿测试天线。因为搭建远场需要极远距离,所以不适宜直接在全电波暗室测试远场。很难找到室外测试基地,并且使用室外基地受天气因素所限。这就要求有特定房间能够运用特定技术测试大型天线。另外,许多基站天线经过机械调整会改变阵列模式,这就需要一种拥有多个设置的测试方法。基于上述困难,在全电波暗室进行测试每天至少要花费1800到2000美元,每次测...

    前天
  • 射频测试中便携式仪器越来越重要

    如今基于射频原理的无线通信产品随处可见,从手机和平板电脑,到带无线功能的笔记本电脑、蓝牙耳机、RFID标签、NFC设备和带无线功能的传感器,射频设备的市场规模在飞速扩大。同时射频设备的设计工程师和维护人员所面临的技术问题也变得越来越复杂而棘手。比如说,这些设备的复杂性和功能性在不断增加、数据传输速率要求更高、对网络安全性的关注得更多,以及更高的元器件和模块集成度都导致设计和测试变得越来越复杂。而且...

    前天
  • 基于车门控制系统LIN总线通信系统的设计

    0引言随着汽车业的飞速发展,汽车电控系统的配置不断升级,使得车辆上的电子元件越来越多,其相互连接的网络结构也越来越复杂。过去所采用的电缆连接方式所带来的庞大布线

    前天
  • 宽带A类放大器在通信测试中的应用

    简介 本文介绍了第三代(WCDMA)和第四代(OFDM)手机调制方案及其关键传输特性,以及用于传输部件和组件开发/生产测试的测试放大器所需功能涉及的基本概念。 本文中所有例证均选取移动电话系统下行链路(基站到移动电话)进行测试。 WCDMA WCDMA(宽带码多分址)是第三代(3G)移动电话网络UMTS的定义空中接口。采用直接序列扩频(DSSS),将“伪噪声”扩频码与用户信号结合,通过带宽传输用户...

    02-02
  • 直放站的噪声系数和互调干扰对gsm网络的影响

    随着用户需求的不断增长,我国移动通信网不断地扩展新频段,技术设备的不断更新,使得原本复杂的无线电环境更加复杂。因此,协调好移动通信各系统之间和系统内部在无线链路上的干扰,成为移动通信工程设计中关键和重要的技术环节。 直放站的噪声系数对施主基站的影响主要是指直放站的上行噪声引入施主基站,从而降低施主基站接收机的接收灵敏度,减小了施主基站的覆盖范围,甚至掉话率和误码率的上升。 直放站是有源设备,虽然直...

    02-02
  • 详解手机SAR与OTA测试技术及标准要求

    由于无线电设备(如手机)在世界范围内的广泛普及,越来越多的政府部门、电信法规机构等要求将电磁波辐射降低至一个合适的水平。 1、什么是SAR 1.1、SAR是什么意思? SAR的英文全称为Specific Absorption Rate,中文一般称为电磁波吸收比值或比吸收率。 是手机或无线产品之电磁波能量吸收比值,其定义为:在外电磁场的作用下,人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为有耗介质,...

    02-02
  • 射频电缆的无源互调测试

    一、无源互调介绍 在无线通信系统中,日益增加的语音和数据信息必须在一个固定带宽中传输,无源互调失真已经成为限制系统容量的重要因素。就好像在有源器件中,当两个频率以上的信号以一个非线性形式混合在一起时,就会产生一些伪信号,这就是无源互调信号。当这些伪互调信号落在基站的接收(上行)频段内时,接收机就会发生减敏现象。这种现象可以降低通话质量,或者降低系统的载干比(C/I),从而减少通信系统的容量。 造成...

    02-02
  • 并行通信源同步方式介绍

    我们都知道源同步方式的典型代表是DDRx信号,下面就来介绍源同步方式是怎样改善系统同步的先天不足的。源同步要解决的第一个问题是减少在芯片之间传输数据所需的I/O

    02-02
下载排行榜
更多
广告