最小相位重構算法及精細頻率柵相位校準機理.pdf

1、隨著電子信息技術的高速發(fā)展，越來越高的頻率和越來越大的功率給射頻無線電測試計量領域帶來了極大的挑戰(zhàn)，小信號線性S參數(shù)的理論及測試計量方法已不能滿足現(xiàn)今大信號條件下的非線性測試要求?！俺絊參數(shù)”、PHD(Poly-Harmonic Distortion)模型分析(Agilent公司稱之為“X參數(shù)”模型，并將“X參數(shù)”注冊為國際商標)、非線性矢量網(wǎng)絡分析表征方法已經(jīng)成為射頻測試領域嶄新的研究方向，非線性矢量網(wǎng)絡分析儀在此背景下應運而生。<

2、br>　　非線性矢量網(wǎng)絡分析儀在對被測器件或系統(tǒng)進行測試的時候，需要同時獲取被測信號的幅度和相位信息。幅度測量依賴于功率計的功率探頭，溯源到國家功率基準。而相位測量則需要利用一個穩(wěn)定的相位參考來獲取被測信號各次諧波之間相位的關系。諧波相位參考在頻域上稱為梳狀波發(fā)生器，在時域上則稱為超窄脈沖信號發(fā)生器。現(xiàn)在諧波相位參考的定標依賴于高速寬帶采樣示波器。所以寬帶采樣示波器的校準，尤其是相位校準就顯得尤為重要。
　　本文首先從基于諧波采樣

3、的大信號網(wǎng)絡分析儀與基于混頻器的非線性矢量網(wǎng)絡分析儀的原理入手，介紹了兩種不同設計方案的非線性矢量網(wǎng)絡分析儀的結(jié)構及校準方法。進而，設計了一種基于共面波導的皮秒級脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器利用階躍恢復二極管(SRD)和基于片上結(jié)構的短路延遲線來產(chǎn)生超寬帶脈沖信號。測試結(jié)果表明該電路可產(chǎn)生半幅脈沖寬度(FWHM)為80ps，重復頻率為100MHz-500MHz且幅度相位特性穩(wěn)定的脈沖信號。該脈沖發(fā)生器的相位可重復性在20次諧波以前優(yōu)于±1.

4、75°，可用作非線性矢量網(wǎng)絡分析儀的相位參考及諧波相位校準的標準組件。此外，其還可作為相位傳遞標準，對帶寬小于20GHz的采樣示波器及其它電子設備的復頻率響應進行校準。
　　其次提出了一種通過測量等效采樣示波器幅度響應來獲得其相位響應的算法。此方法是基于Kramers-Kronig關系式并配以基于NTN(Nose-to-Nose)校準的相位響應測量實現(xiàn)的。實例證明：雖然Kramers-Kronig變換計算時的截斷造成了相位估計上非

5、常大的誤差，但是此誤差可以通過少量的正交基函數(shù)擬合出來。作為一個實例,本文利用NTN校準和掃頻法校準的結(jié)果獲得了等效采樣示波器在1MHz-50GHz頻率范圍內(nèi)的復頻率響應。重構出的相位響應標準不確定度在小于50GHz時優(yōu)于±0.6°。結(jié)果表明：此方法可以重構出等效采樣示波器任意頻率柵(arbitrary frequency grid)復頻率響應。
　　然后本文針對現(xiàn)有的非線性矢量網(wǎng)絡分析儀相位校準時，相位校準頻率分辨率較低的問題，

6、提出了一種基于精細頻率柵定標的非線性矢量網(wǎng)絡分析儀精細頻率相位響應校準新方法。利用校準過的平方律檢波器實現(xiàn)非線性矢量網(wǎng)絡分析儀的精細頻率柵相位校準。推到了校準的基本原理、給出了校準流程并通過ADS仿真和原型樣機實驗證明了該方法的有效性。獲得了窄帶調(diào)制信號激勵時，非線性矢量網(wǎng)絡分析儀測量時所需要的精細頻率柵相位參考，其相位校準頻率分辨率達到了100KHz。
　　最后，介紹了一種新型可溯源的電信號波形的超寬頻帶表征方法——電光采樣(E