脈沖S參數(shù)測(cè)量中的跟蹤技術(shù)

圖 6中的晶體濾波器是用來(lái)在脈沖到達(dá)下游放大器和數(shù)字化處理器之前去除不需要的脈沖頻譜和附加的噪聲。需要注意的是，去除這些脈沖頻譜分量會(huì)降低峰值包絡(luò)響應(yīng)，因此可以防止下游部件產(chǎn)生壓縮并減少系統(tǒng)噪聲。在以前的硬件選通實(shí)現(xiàn)方法中，選通開(kāi)關(guān)之后電路部件的噪聲系數(shù)與選通開(kāi)關(guān)之前電路部件的噪聲系數(shù)相比沒(méi)有好多少，因此選通之后，并不會(huì)造成數(shù)字化噪聲功率的下降。這樣的處理方式實(shí)際上不會(huì)對(duì)噪聲功率進(jìn)行選通(噪聲功率不會(huì)隨選通改變)，因此會(huì)使測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍以 20log(占空比)的關(guān)系改變。

在 ADC之后，使用頻譜歸零匹配濾波器對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，濾掉除所需射頻載波之外的全部殘留脈沖頻譜。

窄帶檢波模式是一種異步脈沖測(cè)量方式，數(shù)字化處理器連續(xù)地對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量信號(hào)而分析儀處理全部數(shù)字化信息。這意味著即使斷開(kāi)選通開(kāi)關(guān)，仍舊可以采樣和處理數(shù)據(jù)(圖 7)。在 IF選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下，任何隔離度和噪聲的殘留量都是不受歡迎的，因?yàn)橹挥性谶x通開(kāi)關(guān)接通時(shí)所見(jiàn)到的信號(hào)才真正我們所關(guān)心的。在理想條件下，完美的選通開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)狀態(tài)下應(yīng)不會(huì)有任何信號(hào)或噪聲，以避免把過(guò)多噪聲轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，否則將會(huì)增加測(cè)量噪聲并降低測(cè)量結(jié)果的精度。

圖 7

因?yàn)閿?shù)字化處理器總是在窄帶檢波模型中進(jìn)行采樣，因此可以捕獲來(lái)自斷開(kāi)狀態(tài)的選通開(kāi)關(guān)的信號(hào)和噪聲。

去除選通開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)存在的這些不受歡迎的殘余量的方法之一是使用軟件選通(圖 8)。將脈沖發(fā)生器與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀集成在一起的好處是可以精確地知道脈沖發(fā)生器的定時(shí)信息，因此選通開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)的定時(shí)信息也可以精確地知道。一旦數(shù)據(jù)已經(jīng)被數(shù)字化，那么可以在對(duì)應(yīng)選通開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)時(shí)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)上有效地放置時(shí)間戳。這樣就可以知道哪部分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)選通開(kāi)關(guān)的接通狀態(tài)，哪部分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)選通開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)。由于只有選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下的殘余噪聲會(huì)降低測(cè)量精度，所以可將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)特意地設(shè)置為零，使其成為既無(wú)噪聲又無(wú)信號(hào)的理想成分。這樣，由于 SNR的噪聲分量已經(jīng)顯著減少了，測(cè)量靈敏度就大大地得到了提高。

圖 8

可使用軟件選通移除選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下不需要的信號(hào)和噪聲剩余。

增強(qiáng)型硬件和軟件選通方法的實(shí)現(xiàn)和以前矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的窄帶檢波技術(shù)相比測(cè)試靈敏度顯著地得到了提高。圖 9顯示的是使用不同脈沖檢波技術(shù)所帶來(lái)的動(dòng)態(tài)范圍的改善。這是一個(gè)難度極高的測(cè)量實(shí)例，占空比非常低(0.001%)且脈沖寬度十分窄。PNA-X的硬件改進(jìn)和軟件改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了完美的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，因?yàn)橛布x通可以減少在接收機(jī)選通之前接收機(jī)上游鏈路中噪聲過(guò)多的電路上的噪聲，而軟件選通算法則可以消除選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下的噪聲，從而進(jìn)一步降低噪聲。這些技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了脈沖測(cè)試靈敏度的極大提高，從而也大大地改善了測(cè)試結(jié)果的精度。

圖 9

在此例中，對(duì)于低(0.001%)占空比脈沖信號(hào)，不同的脈沖檢波技術(shù)具有不同水平的動(dòng)態(tài)范圍性能。

硬件的集成和測(cè)量算法的改進(jìn)極大地提高了使用現(xiàn)代化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀—Agilent PNA-X系列進(jìn)行脈沖S參數(shù)測(cè)量的靈敏度和精度。寬帶和窄帶檢波模式為精確測(cè)量被測(cè)件的脈沖S參數(shù)提供了靈活的測(cè)量方案。與以前的窄帶檢波技術(shù)相比，這些先進(jìn)特性可以極大增加動(dòng)態(tài)范圍。PNA-X系列網(wǎng)絡(luò)分析儀需配置選件 021、 022、025和H08，以執(zhí)行脈沖S參數(shù)測(cè)量。