基于协方差矩阵的VNA/NVNA/LSNA测量不确定度传播规律与分析方法研究

为了对微波元器件和无线系统的前端进行表征,矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)、非线性矢量网络分析仪(nonlinear vector network analyzer,NVNA)和大信号网络分析仪(large siginal network analyzer,LSNA)是最为常用的频域测量平台,对其测量结果的不确定度分析是仪器与计量领域中当前研究的热点之一。根据这3种仪器的测量原理和校准理论,首次归纳出了此类频域测量平台的不确定度传播规律,并针对"多频点、多变量、复量值"测量条件下变量间的高度相关性,提出了一种通用的基于协方差矩阵的不确定度分析方法及流程。在国产VNA产品和自主构建的NVNA原型样机上对脉冲信号的测量实验表明,该方法与忽略互相关信息的不确定度分析结果存在显著差异,其有效性和准确性可以通过Monte Carlo仿真得到验证。

基于共面波导的NVNA相位参考设计及应用

该文设计了一种基于共面波导的皮秒级脉冲发生器,该脉冲发生器利用阶跃恢复二极管(SRD)及片上短路延迟线来产生窄脉冲信号。测试证明此器件可产生半幅宽度为80ps,且幅度相位特性稳定的脉冲信号。该脉冲发生器的相位可重复性优于±1.75°,可用作非线性矢量网络分析仪(NVNA)的相位参考和谐波相位绝对校准的标准组件。实验表明它还可作为相位传递标准,对带宽小于20 GHz的采样示波器及其他电子设备的复频率响应进行校准。

NVNA精细频率栅相位校准机理及验证

该文针对现有的非线性矢量网络分析仪(NVNA)相位校准时,相位校准频率分辨率较低的问题,提出了一种基于精细频率栅定标的NVNA精细频率相位响应校准新方法。推导了校准过的平方律检波器实现对非线性矢量网络分析仪的窄带校准的基本原理,给出了校准流程。ADS仿真和原型实验表明该方法的有效性,其相位校准频率分辨率达到了100 kHz。

NVNA谐波相位检验件设计及定标

本文介绍了一种用于检验非线性网络分析仪谐波相位指标的检验件设计方法,并搭建了基于实时示波器的测量系统对谐波相位进行定标。通过高速实时示波器对检验件的输出信号进行采样,利用傅立叶变换提取谐波相位信息。为了得到高准确度的测量结果,采用去缠绕、最小二乘等算法对相位结果进行优化处理。实验结果表明,该方法可以作为NVNA谐波相位指标的验证手段对NVNA的谐波相位进行验证。

基于混频器的非线性矢量网络分析仪双端口校准方法

基于混频器的非线性网络分析仪(NVNA)是一种新型的非线性网络测量平台。介绍了该平台的结构、原理、误差模型和经典校准流程。结合NVNA的时不变测量特性,提出了2种新的双端口校准方案——Absent Thru和Blind Thru,并给出了具体的校准流程。在新研制的NVNA原型样机上的实验表明,新方案与经典Unknown Thru方法的校准结果相一致。新方案丰富了双端口NVNA校准手段,为NVNA的误差模型合理性以及校准结果准确性提供了有效的检验手段。

可用于混频器表征的非线性矢量网络分析仪

非线性矢量网络分析仪(NVNA)是一种针对射频微波器件非线性行为表征的测量装置,通过引入一个相位参考信号实现复杂被测对象的相位谱测量,目前主要用于功率放大器(PA)的表征和建模研究。提出了一种基于双相位参考结构的NVNA改进方案,并尝试用于混频器的非线性行为表征研究。该方案采用一个"步进式"的多频正弦信号作为"主"相位参考,以实现高频谱分辨率的多频段测量,同时引入第2个低频谱分辨率的"辅助"相位参考提供各测量频段的相位同步。该方案能够显著提高测量装置的信噪比,具备对多频段、"调制+谐波"复杂被测对象的测量表征能力。实验表明,该方案可以提供小于±0.2°相位谱测量稳定度,能够进行混频器在复杂调制状态下的相位和谐波失真特性分析。

一种射频功放“谐波+互调”复杂非线性测量方法

提出了一种针对射频功放在调制信号激励下的"谐波+互调"复杂非线性测量方法。利用超低占空比Pulsed-RF信号驱动SRD脉冲发生器,该方法能够获得一种特殊的脉冲序列作为相位参考信号,并用于构建新型的非线性矢量网络分析仪NVNA测量装置。该相位参考信号能够在原有的各次谐波频点附件生成大量高频谱分辨率的调制谱线,从而保证NVNA实现"谐波+互调"复杂非线性的测量表征。实验表明,该方法在各次谐波频段可测量不少于180个有效频点,相位谱测量准确度可以达到±1°,能够获得射频功放在调制信号激励下的时频域行为特性。