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射頻電纜的無源互調(diào)測試

2014-02-28 來源:微波射頻網(wǎng) 字號:
模型的右邊是端口2,該端口也會產(chǎn)生一個不希望出現(xiàn)的小互調(diào)能量,以IM2表示。所有用于端口1的假設(shè)同樣適用于端口2。通觀完整的集成電纜無源互調(diào)的測量模型,以下幾條值得關(guān)注:

每個測試端口都有與其相關(guān)的4個互調(diào)響應(yīng)。其中兩個是接頭末端產(chǎn)生的,另兩個是互調(diào)分析儀自身產(chǎn)物。

電纜b端的互調(diào)(IMb)和端口2的互調(diào)(IM2)會通過電纜反向傳輸,從而產(chǎn)生的反射互調(diào)響應(yīng)可以在端口1處測量。

電纜a端的互調(diào)(IMa)和端口1的互調(diào)(IM1)會通過電纜進行傳輸,從而產(chǎn)生的通過互調(diào)響應(yīng)可以在端口2處測量。

通過這個模型,集成電纜的互調(diào)值就可以被確定了。

四、使用模型預(yù)計互調(diào)特性

雖然預(yù)計一個給定的射頻器件的互調(diào)絕對值是非常困難的,但是單個互調(diào)源之間的相互作用在圖2的模型中可以很容易地被表現(xiàn)出來。

首先,我們已經(jīng)知道了每一個互調(diào)源的三階互調(diào)公式。以端口1和電纜a端的響應(yīng)開始,互調(diào)響應(yīng)為:

三階互調(diào)的頻率為:
w3 ≡2ω2 −ω1

其中
t:時間
IM1:端口1的三階互調(diào)響應(yīng)
IMa:電纜a端的三階互調(diào)響應(yīng)
σ1:端口1的互調(diào)系數(shù),即端口1(=10[dBc/20.])的dBc響應(yīng)的簡單數(shù)字轉(zhuǎn)化
σa:端口a的互調(diào)系數(shù),即端口a(=10[dBc/20.])的dBc響應(yīng)的簡單數(shù)字轉(zhuǎn)化
ω1, 2, 3:分別為載波1,載波2和產(chǎn)生的三階互調(diào)響應(yīng)的頻率弧度

電纜b端和端口2的互調(diào)響應(yīng)相對稍微復(fù)雜。兩個載波產(chǎn)生的互調(diào)響應(yīng)可以通過電纜傳輸函數(shù)H(w)表示。為了簡化公式,和消除非線性功率對互調(diào)產(chǎn)物及其載波的影響,假設(shè)電纜是無損耗的。在公式中,這個假設(shè)表示為:
|H(w) |= 1

當最終結(jié)果出來時,這個假設(shè)對于模型精確度的影響是非常顯著的。

即使假設(shè)電纜是無損耗的,電纜產(chǎn)生的群時延還是被包含在模型中的,具體如下式:

其中:
k:與頻率有關(guān)的通過電纜(2p/l)的電磁波數(shù)
v:同軸電纜的傳輸速率
L:電纜的長度

電纜b端和端口2的互調(diào)響應(yīng)表示為:

當公式中IMa、IM1、IMb、和IM2已知,落在端口2上,總的通過(前向)互調(diào)表達式為:

上式表示同時落在互調(diào)測試設(shè)備端口2上的四個互調(diào)響應(yīng),不依賴于互調(diào)頻率。假設(shè)單獨的互調(diào)源是不依賴于頻率的,且電纜的損耗是一個常數(shù),那么整條集成電纜的通過互調(diào)響應(yīng)將不依賴于頻率。

我們可以采用相似的過程來描述反射互調(diào)響應(yīng)。反射互調(diào)響應(yīng)可以由下式來給出:
Reflected IM at Port ( 1) = IMa + IM1 + H(w)∗(IMb + IM2 )

簡化為:

上式表示端口1中的反射互調(diào)響應(yīng)是端口1和電纜b端響應(yīng)的合成,加上由于電纜b端和端口2的互調(diào)響應(yīng)的合成造成的移相響應(yīng)。由于存在一個不同相位的互調(diào)源的合成向量,所以,我們認為反射互調(diào)響應(yīng)是一個與電纜的頻率和電長度有關(guān)的函數(shù)。

五、集成電纜互調(diào)響應(yīng)的測量

為了驗證該模型,我們使用SI-1900A型無源互調(diào)失真分析儀來測量無線通信應(yīng)用中一種典型的集成跳線。該集成跳線長1.5米,廠商標注的速率因子為82%,兩端分別安裝有一個DIN-M型接頭。載波功率設(shè)置為20W/路。分析儀的自適應(yīng)邏輯電路確保了測試過程中,載波的功率變化不超過0.2dB。分析儀的底噪不超過-140dBm,即當施加一個+43dBm的載波功率時,分析儀的互調(diào)底噪不超過-163dBc。

圖3顯示了反射和通過互調(diào)響應(yīng)的測量結(jié)果曲線,以及相應(yīng)的預(yù)測曲線。電纜每個端口上的互調(diào)響應(yīng)值,是通過假設(shè)前向互調(diào)響應(yīng)是由兩個分別在電纜兩端的等幅互調(diào)源之和組成的。反射互調(diào)響應(yīng)值僅由該模型來決定,且不用調(diào)節(jié)使之與測得的數(shù)據(jù)相匹配。

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