变频信号多信道间相移差的测量

杨 露

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥230088）

0 引言

近年来，相控阵雷达技术逐步在众多科技研究领域表现出旺盛的生命力，并已经广泛应用到军用和民用领域；相控阵雷达信号多属于变频信号，在测试和处理方面存在困难，随着相控阵技术的发展与广泛应用，如何能快速准确地测试相控阵雷达多信道间的相移差，对其研制、校验以及系统效能评估都具有重要的意义。测量相控阵雷达多信道间的相移差是一个复杂的技术课题，目前没有可用的通用仪表及成熟的测试技术或测试规范。

相控阵雷达中，多信道变频信号样式如下（为便于理解，将待测系统看成有n个信道的多信道变频移相装置，被激励后可以产生n个子载波）：

其中，fIF为输入中频信号；bd为单通道带宽；bd1为相邻通道间隔；θ1，θ2表示通道1、通道2的相移量。

1 变频信号相位的测量

目前变频信号的测试多利用矢量网络分析仪来进行，主要有频偏模式（Offset模式）、矢量模式（VMC模式）和标量加相位模式（SMC+Phase模式）。其中，Offset模式仅适用于变频信号幅度指标的测试，SMC+Phase模式适用于变频信号幅度以及时延指标的测试，均无法解决相位测量问题。VMC模式可以测量变频信号的幅度、时延、相位指标，因此选用VMC模式，测量多信道变频信号的通道间相移差。

多次测量比较法是利用矢量网络分析仪的VMC模式，使用在相同频率的被测信号和参考信号之比，因此需要用到与测量频率范围相匹配的参考混频器搭建参考通道。如图2所示，具体思路是：采用参考混频器搭建参考通道，将中频信号功分为两路，一路输入到多信道变频移相装置，激励装置同时产生多路载波信号；一路输入到参考混频器，信号源为参考混频器提供本振，改变本振频率，可依次得到不同频点的子载波信号。将参考通道输出信号与多信道变频移相装置输出信号分别输入到矢网R1接收机和矢网Port2端口，则可得到其相位差。每个子载波测试两次，分别测试相移量为全0时和该子载波相移量为x时的相位值，并将其相减得到该子载波相位增量，对比相同设置时不同子载波增量与子载波1增量的差异，即可得到以载波1为参考的子载波相移相对值。

2 具体测量方法

1）信号源频率设置为子载波1中心频率与中频输入频率之差：f1-fIF，功率设置为10dBm；

2）在矢网channle-->hardware setup-->path configer选项卡中将sourse out与R1 in的连接打到external（外部）；

3）在矢网meas-->measurement class选项卡中选择Vector Mixer/Converter模式，按OK键确定并在format选项卡中选择phase（相位）选项；

4）在矢网FREQ-->mixer setup中选择freq选项卡，设置输入频率模式为center/span，数值为fIF±bd；本振频率模式为fixed，数值为f1-fIF；变频模式选择上变频，计算输出频率得到f1±bd；按下apply-->ok以执行并确定设置。

5）将多信道变频移相装置相位参数设置为全0，此时可测得0态时，子载波1相位θ10和参考通道相位θc之差：

6）将多信道变频移相装置相位参数设置为全x，此时可测得x态时，子载波1和参考通道之间的相位差：

7）由此可得子载波1相位设置值x与0态的相位差，即相位调整值：

8）同理可得子载波2相位设置值x与0态的相位差，即相位调整值：

9）由于子载波1和子载波2初相相等（通过标较得到）：θ10=θ20，可得子载波1和子载波2的相位调整值之差等于子载波2的相位调整相对值（以子载波1为参考）：

10）依次调整校准装置其他各信道的相位参数，并对应变换输出频率设置为该子载波频率范围，可得其它各路相位调整相对值。

3 试验及结果

利用L波段模拟设备进行试验，具体实物连接图如图3所示：

多次测量比较法测多信道变频移相装置相位信息需要用到一台矢量网络分析仪、一台信号源和一个参考混频器，图中左上为矢量网络分析仪，左中为信号源，左下红圈内为参考混频器，右侧为待测的多信道变频移相装置。具体连接为：将矢网的左侧参考端最下方Sourse Out（源输出端）与R1 In（参考接收机输入端）连接电缆断开。将Sourse Out端口连接到参考混频器的I端口（中频输入端口）；将R1 In端口与参考混频器的R端口（射频输出端口）相连；参考混频器的LO端口（本振端口）与信号源输出端相连。

通过实验得到，测试相位调整相对值的精度＜1°，子载波1与子载波2测试结果如图4（a）、（b）所示：

由图4测量数据可知，对比子载波2和子载波1在相移同为x和相移为0时的相移差，即可得到子载波2以子载波1为参考的相位调整相对值。

4 结束语

多次测量比较法利用矢网具有的VMC模式，通过对每个通道进行两次测量得到的差值进行比较，从而得出变频信号多信道间的相位调整相对值。该方法已经通过试验并成功应用于相控阵雷达的测试系统中，保证了相控阵雷达整体性能指标的可测、可控，提高了雷达研发效率，保障了雷达作战效能的发挥，并在其它变频测试方面具有借鉴意义。

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［2］盛永鑫，王新献，宋吟龄.移相器自动测试系统[J].应用天地，2007，26（11）：65-67.

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