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[摘 要]混频器是一种三端口的频率转换装置，是扩频通信的基本元件。由于其输入和输出频率的不同，其快速扫描一直是射频和微波领域的一个挑战。传统的测试方法是使用两个信号发生器和频谱分析仪来测试变频损耗。测试主要是手工测试，测试效率较低。混频器基于矢量网络分析仪主要是在固定本振与固定中频条件下，快速扫描测试变频损耗。
[关键词]混频器；变频损耗；隔离度；三阶交调抑制比
中图分类号：T62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）46-0055-01
前言：微波混频器主要用于雷达、通信、电子侦察等电子设备和微波毫米波测试仪器中，以实现变频功能，是微波毫米波系统的重要组成部分。它的特性直接影响设备或仪器的性能。在微波混频器设计、生产和批量生产的各个阶段，有必要对其变频损耗等性能指标进行准确快速的测试。
1 频谱分析仪测试混频器
1.1 频谱分析仪对混频器变频损耗的测试
微波混频器的变频损耗是微波混频器输入微波信号功率电平和输出中频信号功率电平比的分贝数。首先，在混频器的工作范围内选择测试频率。信号源2和1之间的频率差是规定的中频频率，输出功率电平设置在微波混频器的本地振荡器功率指定值上。信号发生器1输出功率-10dBm，并使用频谱分析仪测量功率分配器上信号源1的功率。通过频谱分析仪测量被測试混频器的输出中频信号的功率。由频谱分析仪测量的两个功率电平值之间的差值是微波混频器在测试频率上的频率转换损耗。该测试方法的误差来源是失配误差和频谱分析仪读数误差。
1.2 频谱分析仪对混频器三阶交调的测试
频谱分析仪可以通过测试混频器的输入和输出信号来完成三阶交调指标测试。指示器测试仪有两个信号源，一个是本振信号源，另一个是射频信号源的输出端和频谱分析仪输入端的直接连接。信号源和频谱分析仪与GPIB电缆两两连接在一起。射频信号源的输出直接连接到频谱分析仪的输入端，然后建立射频信号源的频率和功率。然后针对接收频率、带宽、参考电平等设置频谱分析仪。并依次读取每一组数据。然后，输入和连接本地振荡器信号和频谱分析仪的输出。根据上述步骤，获得本振信号的一组测试数据。接着，测量的混频器连接到系统开始测量。根据射频和本振的频率，计算机自动设置频谱分析仪的带宽以接收带宽，接收测量点的中频功率BIF、本振泄漏功率BLO，射频泄漏功率BRF。通过操作得知了变频损耗ARF-BRF，本振泄漏AIO-BIO和射频泄漏ARF-BRF。
2 矢量网络分析仪测试混频器
2.1 矢量网络分析仪测试混频器的特点
早期矢量网络分析仪由于频率转换问题而不能用于测量混频器，但由于混频器输出信号分量的复杂性，使得标量网络分析仪的精度难以实现。新一代矢量网络分析仪采用频偏测量模型，可以解决混频器组延迟和变频损耗的测试问题，但难以测试三阶交调的指标。此外，矢量法还用于测量混合器。在此方法中，给出了输入匹配、输出匹配和变频损耗。适用于变频器和镜面反射。所测混合器可用于混合器测试系统的全矢量校正。
2.2 中频两种情况时变频损耗测试
矢量网络分析仪的频率偏移测试不仅可以测量混频器的变频损耗，而且还可以表征混频器的相频特性。当混频器测试时，矢量网络分析仪的激励信号源为混频器提供输入信号，并且接收机以频率偏移模式工作。频率是混频器输出的频率频率。如果将2个信号源建立在矢量网络分析仪中，内置信号源可以用作本地振荡器的源，但是传统的矢量网络分析仪只有1个内置信号源，并且外部信号源应该用来提供本地振荡。或信号。对于具有两个激励源的矢量网络分析仪，可以在没有外部信号源和外部主机的情况下实现混频器的扫频测量。变频损耗是混合器的一项重要技术指标。变频损耗相对于中频（固定本振频率）或射频频率（固定的中频），两种测试方法的配置不同。变频损耗与中频（固定本振频率）或RF频率（固定IF）有关，两种测试方法的配置不同。
2.2.1 固定本振混频器的测试
当混频器的频率固定时，射频RF和中频IF处于扫描状态。测试系统的特定射频信号作为混频器的输入信号，可以由矢量网络分析仪的源发出。中频信号是混合器的输出信号，接收器可以接收到接收机。由于输入和输出频率的混频器不同，源和接收机应在不同频率上协调工作，射频与中频的差异为固定本振LO频率的大小。通过将矢量网络分析仪的测量值设置为接收机模式测量，可以看到接收机接收到的中频信号的变化和混频器输入信号的功率减去后的变频损耗的绝对值。如果输入信号为0，则接收机上的曲线是频率损失随频率变化的幅度。为了提高测试的准确性，矢量网络分析仪的源和接收器可以在测试之前由功率计在各自的工作频率上进行校准，为了源和接收机的功率都精确。
2.2.2 固定中频混频器的测试
固定中频的测量是混频器的射频RF和本振LO的频率的同时扫描。该差值固定于中频的大小，并测量混频器的变频损耗。当附加的LO源需要同时用射频RF扫描时，需要计算机来控制这两个源的扫描，使得差总是固定在中频上。结构图计算机控制RF振荡器的本振信号LO和矢量网络分析仪源A的信号源，通过GPIB总线提供RF信号源。随着局部振动信号LO的变化，中频和RF之间的差值也发生了变化，因此，计算机也同时利用LO控制矢量网络分析仪的频率偏移，其大小是LO。B接收机在射频信号和本振信号的每一步接收中频信号，接收信号功率减去射频信号的功率即为变频损耗随射频频率变化的值。为了提高精度，还可以使用功率校准来校准矢量网络分析仪的源和接收器。
2.2.3 矢量网络分析仪对混频器三阶交调的测试
三阶交调（IP3）是衡量线性度和失真度的重要指标。IP3越高，线性度越好，失真越小。互调失真可以产生微波信号的相邻信道串扰，这将降低数字微波通信的频谱利用率和恶化误码率。IP3通常使用两个近输入RF或微波频率测试。ZVA矢量网络分析仪可以结合2端口输出信号形成双音信号，以激励DUT以实现三阶串扰测试。具体测试连接的方法是选择双源或4源模型的ZVA，一般选择端口1和3路径来形成令人兴奋的双音信号，并用端口2或4接收DUT输出。
结束语：
本文叙述的微波混频器测试方法具有很大的实用性，分别分析频谱分析仪测试混频器的优势，以及矢量网络分析仪具有的频率偏移功能对混频器关键指标变频损耗和三阶交调进行测试。
参考文献：
[1]杨婷. 混频器测试方法的研究[J].黑龙江科技信息，2016（12）.
[2]黄志芳. 罗宏伟. 基于频谱仪和矢网的混频器变频损耗测量技术[J].电子测量技术，2015（11）.
[3]桑志勇. 高申翔. 霍莹等.基于失配修正的变频损耗测量技术研究[J].宇航计测技术，2013（08）.
[关键词]混频器；变频损耗；隔离度；三阶交调抑制比
中图分类号：T62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）46-0055-01
前言：微波混频器主要用于雷达、通信、电子侦察等电子设备和微波毫米波测试仪器中，以实现变频功能，是微波毫米波系统的重要组成部分。它的特性直接影响设备或仪器的性能。在微波混频器设计、生产和批量生产的各个阶段，有必要对其变频损耗等性能指标进行准确快速的测试。
1 频谱分析仪测试混频器
1.1 频谱分析仪对混频器变频损耗的测试
微波混频器的变频损耗是微波混频器输入微波信号功率电平和输出中频信号功率电平比的分贝数。首先，在混频器的工作范围内选择测试频率。信号源2和1之间的频率差是规定的中频频率，输出功率电平设置在微波混频器的本地振荡器功率指定值上。信号发生器1输出功率-10dBm，并使用频谱分析仪测量功率分配器上信号源1的功率。通过频谱分析仪测量被測试混频器的输出中频信号的功率。由频谱分析仪测量的两个功率电平值之间的差值是微波混频器在测试频率上的频率转换损耗。该测试方法的误差来源是失配误差和频谱分析仪读数误差。
1.2 频谱分析仪对混频器三阶交调的测试
频谱分析仪可以通过测试混频器的输入和输出信号来完成三阶交调指标测试。指示器测试仪有两个信号源，一个是本振信号源，另一个是射频信号源的输出端和频谱分析仪输入端的直接连接。信号源和频谱分析仪与GPIB电缆两两连接在一起。射频信号源的输出直接连接到频谱分析仪的输入端，然后建立射频信号源的频率和功率。然后针对接收频率、带宽、参考电平等设置频谱分析仪。并依次读取每一组数据。然后，输入和连接本地振荡器信号和频谱分析仪的输出。根据上述步骤，获得本振信号的一组测试数据。接着，测量的混频器连接到系统开始测量。根据射频和本振的频率，计算机自动设置频谱分析仪的带宽以接收带宽，接收测量点的中频功率BIF、本振泄漏功率BLO，射频泄漏功率BRF。通过操作得知了变频损耗ARF-BRF，本振泄漏AIO-BIO和射频泄漏ARF-BRF。
2 矢量网络分析仪测试混频器
2.1 矢量网络分析仪测试混频器的特点
早期矢量网络分析仪由于频率转换问题而不能用于测量混频器，但由于混频器输出信号分量的复杂性，使得标量网络分析仪的精度难以实现。新一代矢量网络分析仪采用频偏测量模型，可以解决混频器组延迟和变频损耗的测试问题，但难以测试三阶交调的指标。此外，矢量法还用于测量混合器。在此方法中，给出了输入匹配、输出匹配和变频损耗。适用于变频器和镜面反射。所测混合器可用于混合器测试系统的全矢量校正。
2.2 中频两种情况时变频损耗测试
矢量网络分析仪的频率偏移测试不仅可以测量混频器的变频损耗，而且还可以表征混频器的相频特性。当混频器测试时，矢量网络分析仪的激励信号源为混频器提供输入信号，并且接收机以频率偏移模式工作。频率是混频器输出的频率频率。如果将2个信号源建立在矢量网络分析仪中，内置信号源可以用作本地振荡器的源，但是传统的矢量网络分析仪只有1个内置信号源，并且外部信号源应该用来提供本地振荡。或信号。对于具有两个激励源的矢量网络分析仪，可以在没有外部信号源和外部主机的情况下实现混频器的扫频测量。变频损耗是混合器的一项重要技术指标。变频损耗相对于中频（固定本振频率）或射频频率（固定的中频），两种测试方法的配置不同。变频损耗与中频（固定本振频率）或RF频率（固定IF）有关，两种测试方法的配置不同。
2.2.1 固定本振混频器的测试
当混频器的频率固定时，射频RF和中频IF处于扫描状态。测试系统的特定射频信号作为混频器的输入信号，可以由矢量网络分析仪的源发出。中频信号是混合器的输出信号，接收器可以接收到接收机。由于输入和输出频率的混频器不同，源和接收机应在不同频率上协调工作，射频与中频的差异为固定本振LO频率的大小。通过将矢量网络分析仪的测量值设置为接收机模式测量，可以看到接收机接收到的中频信号的变化和混频器输入信号的功率减去后的变频损耗的绝对值。如果输入信号为0，则接收机上的曲线是频率损失随频率变化的幅度。为了提高测试的准确性，矢量网络分析仪的源和接收器可以在测试之前由功率计在各自的工作频率上进行校准，为了源和接收机的功率都精确。
2.2.2 固定中频混频器的测试
固定中频的测量是混频器的射频RF和本振LO的频率的同时扫描。该差值固定于中频的大小，并测量混频器的变频损耗。当附加的LO源需要同时用射频RF扫描时，需要计算机来控制这两个源的扫描，使得差总是固定在中频上。结构图计算机控制RF振荡器的本振信号LO和矢量网络分析仪源A的信号源，通过GPIB总线提供RF信号源。随着局部振动信号LO的变化，中频和RF之间的差值也发生了变化，因此，计算机也同时利用LO控制矢量网络分析仪的频率偏移，其大小是LO。B接收机在射频信号和本振信号的每一步接收中频信号，接收信号功率减去射频信号的功率即为变频损耗随射频频率变化的值。为了提高精度，还可以使用功率校准来校准矢量网络分析仪的源和接收器。
2.2.3 矢量网络分析仪对混频器三阶交调的测试
三阶交调（IP3）是衡量线性度和失真度的重要指标。IP3越高，线性度越好，失真越小。互调失真可以产生微波信号的相邻信道串扰，这将降低数字微波通信的频谱利用率和恶化误码率。IP3通常使用两个近输入RF或微波频率测试。ZVA矢量网络分析仪可以结合2端口输出信号形成双音信号，以激励DUT以实现三阶串扰测试。具体测试连接的方法是选择双源或4源模型的ZVA，一般选择端口1和3路径来形成令人兴奋的双音信号，并用端口2或4接收DUT输出。
结束语：
本文叙述的微波混频器测试方法具有很大的实用性，分别分析频谱分析仪测试混频器的优势，以及矢量网络分析仪具有的频率偏移功能对混频器关键指标变频损耗和三阶交调进行测试。
参考文献：
[1]杨婷. 混频器测试方法的研究[J].黑龙江科技信息，2016（12）.
[2]黄志芳. 罗宏伟. 基于频谱仪和矢网的混频器变频损耗测量技术[J].电子测量技术，2015（11）.
[3]桑志勇. 高申翔. 霍莹等.基于失配修正的变频损耗测量技术研究[J].宇航计测技术，2013（08）.