變頻信號(hào)多信道間相移差的測(cè)量

楊 露

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥230088）

0 引言

近年來，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)逐步在眾多科技研究領(lǐng)域表現(xiàn)出旺盛的生命力，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用到軍用和民用領(lǐng)域；相控陣?yán)走_(dá)信號(hào)多屬于變頻信號(hào)，在測(cè)試和處理方面存在困難，隨著相控陣技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，如何能快速準(zhǔn)確地測(cè)試相控陣?yán)走_(dá)多信道間的相移差，對(duì)其研制、校驗(yàn)以及系統(tǒng)效能評(píng)估都具有重要的意義。測(cè)量相控陣?yán)走_(dá)多信道間的相移差是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)課題，目前沒有可用的通用儀表及成熟的測(cè)試技術(shù)或測(cè)試規(guī)范。

相控陣?yán)走_(dá)中，多信道變頻信號(hào)樣式如下（為便于理解，將待測(cè)系統(tǒng)看成有n個(gè)信道的多信道變頻移相裝置，被激勵(lì)后可以產(chǎn)生n個(gè)子載波）：

其中，fIF為輸入中頻信號(hào)；bd為單通道帶寬；bd1為相鄰?fù)ǖ篱g隔；θ1，θ2表示通道1、通道2的相移量。

1 變頻信號(hào)相位的測(cè)量

目前變頻信號(hào)的測(cè)試多利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來進(jìn)行，主要有頻偏模式（Offset模式）、矢量模式（VMC模式）和標(biāo)量加相位模式（SMC+Phase模式）。其中，Offset模式僅適用于變頻信號(hào)幅度指標(biāo)的測(cè)試，SMC+Phase模式適用于變頻信號(hào)幅度以及時(shí)延指標(biāo)的測(cè)試，均無法解決相位測(cè)量問題。VMC模式可以測(cè)量變頻信號(hào)的幅度、時(shí)延、相位指標(biāo)，因此選用VMC模式，測(cè)量多信道變頻信號(hào)的通道間相移差。

多次測(cè)量比較法是利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的VMC模式，使用在相同頻率的被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)之比，因此需要用到與測(cè)量頻率范圍相匹配的參考混頻器搭建參考通道。如圖2所示，具體思路是：采用參考混頻器搭建參考通道，將中頻信號(hào)功分為兩路，一路輸入到多信道變頻移相裝置，激勵(lì)裝置同時(shí)產(chǎn)生多路載波信號(hào)；一路輸入到參考混頻器，信號(hào)源為參考混頻器提供本振，改變本振頻率，可依次得到不同頻點(diǎn)的子載波信號(hào)。將參考通道輸出信號(hào)與多信道變頻移相裝置輸出信號(hào)分別輸入到矢網(wǎng)R1接收機(jī)和矢網(wǎng)Port2端口，則可得到其相位差。每個(gè)子載波測(cè)試兩次，分別測(cè)試相移量為全0時(shí)和該子載波相移量為x時(shí)的相位值，并將其相減得到該子載波相位增量，對(duì)比相同設(shè)置時(shí)不同子載波增量與子載波1增量的差異，即可得到以載波1為參考的子載波相移相對(duì)值。

2 具體測(cè)量方法

1）信號(hào)源頻率設(shè)置為子載波1中心頻率與中頻輸入頻率之差：f1-fIF，功率設(shè)置為10dBm；

2）在矢網(wǎng)channle-->hardware setup-->path configer選項(xiàng)卡中將sourse out與R1 in的連接打到external（外部）；

3）在矢網(wǎng)meas-->measurement class選項(xiàng)卡中選擇Vector Mixer/Converter模式，按OK鍵確定并在format選項(xiàng)卡中選擇phase（相位）選項(xiàng)；

4）在矢網(wǎng)FREQ-->mixer setup中選擇freq選項(xiàng)卡，設(shè)置輸入頻率模式為center/span，數(shù)值為fIF±bd；本振頻率模式為fixed，數(shù)值為f1-fIF；變頻模式選擇上變頻，計(jì)算輸出頻率得到f1±bd；按下apply-->ok以執(zhí)行并確定設(shè)置。

5）將多信道變頻移相裝置相位參數(shù)設(shè)置為全0，此時(shí)可測(cè)得0態(tài)時(shí)，子載波1相位θ10和參考通道相位θc之差：

6）將多信道變頻移相裝置相位參數(shù)設(shè)置為全x，此時(shí)可測(cè)得x態(tài)時(shí)，子載波1和參考通道之間的相位差：

7）由此可得子載波1相位設(shè)置值x與0態(tài)的相位差，即相位調(diào)整值：

8）同理可得子載波2相位設(shè)置值x與0態(tài)的相位差，即相位調(diào)整值：

9）由于子載波1和子載波2初相相等（通過標(biāo)較得到）：θ10=θ20，可得子載波1和子載波2的相位調(diào)整值之差等于子載波2的相位調(diào)整相對(duì)值（以子載波1為參考）：

10）依次調(diào)整校準(zhǔn)裝置其他各信道的相位參數(shù)，并對(duì)應(yīng)變換輸出頻率設(shè)置為該子載波頻率范圍，可得其它各路相位調(diào)整相對(duì)值。

3 試驗(yàn)及結(jié)果

利用L波段模擬設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，具體實(shí)物連接圖如圖3所示：

多次測(cè)量比較法測(cè)多信道變頻移相裝置相位信息需要用到一臺(tái)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、一臺(tái)信號(hào)源和一個(gè)參考混頻器，圖中左上為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，左中為信號(hào)源，左下紅圈內(nèi)為參考混頻器，右側(cè)為待測(cè)的多信道變頻移相裝置。具體連接為：將矢網(wǎng)的左側(cè)參考端最下方Sourse Out（源輸出端）與R1 In（參考接收機(jī)輸入端）連接電纜斷開。將Sourse Out端口連接到參考混頻器的I端口（中頻輸入端口）；將R1 In端口與參考混頻器的R端口（射頻輸出端口）相連；參考混頻器的LO端口（本振端口）與信號(hào)源輸出端相連。

通過實(shí)驗(yàn)得到，測(cè)試相位調(diào)整相對(duì)值的精度＜1°，子載波1與子載波2測(cè)試結(jié)果如圖4（a）、（b）所示：

由圖4測(cè)量數(shù)據(jù)可知，對(duì)比子載波2和子載波1在相移同為x和相移為0時(shí)的相移差，即可得到子載波2以子載波1為參考的相位調(diào)整相對(duì)值。

4 結(jié)束語

多次測(cè)量比較法利用矢網(wǎng)具有的VMC模式，通過對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行兩次測(cè)量得到的差值進(jìn)行比較，從而得出變頻信號(hào)多信道間的相位調(diào)整相對(duì)值。該方法已經(jīng)通過試驗(yàn)并成功應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)的測(cè)試系統(tǒng)中，保證了相控陣?yán)走_(dá)整體性能指標(biāo)的可測(cè)、可控，提高了雷達(dá)研發(fā)效率，保障了雷達(dá)作戰(zhàn)效能的發(fā)揮，并在其它變頻測(cè)試方面具有借鑒意義。

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