矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Wiltron360B在射頻仿真中的應(yīng)用

摘要：以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Wiltron360B為核心，構(gòu)成射頻仿真天線陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、射頻仿真、校準(zhǔn)。

一、 引言

射頻仿真系統(tǒng)的子系統(tǒng)-天線陣列及饋電系統(tǒng)，主要用于模擬彈目間的視線角運(yùn)動(dòng)，為了保 證天線陣列及饋電系統(tǒng)的角位置模擬精度，必須對(duì)天線陣列系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。所謂校準(zhǔn)是指為陣列控制計(jì)算機(jī)所存貯的表格獲得項(xiàng)目數(shù)據(jù)，這些表格用于對(duì)天線陣列系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償和控制，實(shí)質(zhì)上，就是要測(cè)量天線陣列系統(tǒng)中程控微波器件的表格，即插入衰減和插入相移。

二、 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Wiltron360B

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Wiltron360B由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號(hào)源、測(cè)試座、測(cè)試座轉(zhuǎn)換器等各自獨(dú)立的儀器，通過(guò)GPIB接口和專用接口組成一個(gè)完整的測(cè)量系統(tǒng)。它可以控制兩個(gè)測(cè)試座和兩個(gè)信號(hào)源，是一臺(tái)測(cè)量精度高、自動(dòng)化程度高、測(cè)量速度快、功能強(qiáng)大的測(cè)量?jī)x器。

3630A是一頻率轉(zhuǎn)換器測(cè)試座，它是一四通道接收機(jī)，能夠測(cè)量混頻器、多端口器件、天線等的幅度和相位，其前面板的結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號(hào)源的信號(hào)由RF IN端提供給3630A測(cè)試座，然后一分為二，一路由RF OUT輸出，作為被測(cè)器件的測(cè)試信號(hào);另一路由SOURCE LOCK OUTPUT輸出，連接到RA或RB，作為鎖相參考信號(hào)。

TA RA SOURCE LOCK OUTPUT RB TB RF OUT RF IN

圖1 3630A前面板示意圖

三、 射頻仿真系統(tǒng)對(duì)測(cè)量的技術(shù)要求

在陣列式射頻仿真系統(tǒng)中，天線陣列及其饋電系統(tǒng)的校準(zhǔn)是一項(xiàng)非常重要的工作。校準(zhǔn)與通常的微波器件的幅度和相位的測(cè)量本質(zhì)上是一致的，但它有自身的特點(diǎn)：⑴信號(hào)源放置在遠(yuǎn)離矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的地方，甚至不在同一實(shí)驗(yàn)室;⑵被測(cè)信號(hào)需經(jīng)過(guò)下變頻后送入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀;⑶要求有較高的相對(duì)幅度和相對(duì)相位測(cè)量精度;⑷要求有較高的幅度和相位穩(wěn)定性;⑸測(cè)量?jī)陕沸盘?hào)間的幅度和相位。因此，選擇矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀作為幅相測(cè)量設(shè)備，并輔以必要的外圍設(shè)備組成校準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)，是最佳選擇。關(guān)鍵是DUT所要求的測(cè)量信號(hào)的頻率，與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試頻率不同。

四、 測(cè)試系統(tǒng)的組成

選擇3630A作為天線陣列及其饋電系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)試座，整個(gè)系統(tǒng)的組成原理如圖2所示。

濾波放大 混頻

本振 饋電系統(tǒng) 信號(hào)源

濾波放大 混頻

TA RA SOURCE LOCK OUTPUT RB TB RF OUT RF IN

圖2 測(cè)試系統(tǒng)原理框圖

信號(hào)源輸出頻率為f1的信號(hào)，經(jīng)天線陣列饋電系統(tǒng)后由天線輻射出去，兩個(gè)接收天線的接收信號(hào)經(jīng)混頻變?yōu)轭l率為f2的信號(hào)，再經(jīng)濾波放大后分別饋入3630A的TA、、RA端。

考慮到測(cè)量信號(hào)的頻率與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試頻率不同以及DUT的距離較遠(yuǎn)，測(cè)試信號(hào)由一臺(tái)單獨(dú)的頻綜提供，位于DUT附近。為了保證整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的相參性，Wiltron360B、信號(hào)源、本振用同一個(gè)10MHz信號(hào)作為參考信號(hào)。

五、 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)置

將ROURCE LOCK OUTPUT端與RB端直接相連。將Wiltron360B的測(cè)試座設(shè)置為3630A，測(cè)試頻率設(shè)置為f2。由于本系統(tǒng)只是測(cè)試TA/RA，而S11就是定義為TA/RA，因此將Wiltron360B設(shè)置為單通道顯示(SINGLE CHANNEL)，并將通道1激活(CH1)，至此，主要的設(shè)置完成，可以進(jìn)行測(cè)試。

為了測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，由計(jì)算機(jī)通過(guò)GPIB接口實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Wiltron360B的遙控，Wiltron360B的所有設(shè)置和測(cè)試數(shù)據(jù)的讀取都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的。

六、 結(jié)束語(yǔ)

本測(cè)試系統(tǒng)所關(guān)注的不是DUT本身的插入損耗和插入相移，而是關(guān)注當(dāng)DUT的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其插入損耗和插入相移的變化量，是一種相對(duì)測(cè)量。按照上述方案所組成的校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠滿足所需要的較高的技術(shù)指標(biāo)要求，并一直應(yīng)用在射頻仿真試驗(yàn)中。