時(shí)延變頻群的測試

通信工程中常用來描述信號(hào)相位失真的參量--群時(shí)延（也稱為包絡(luò)時(shí)延）的定義為：網(wǎng)絡(luò)的特征相移對頻率變化曲線的斜率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的相頻特性為直線時(shí)，群時(shí)延Td為常數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)各種頻率的信號(hào)受到同樣的延時(shí)，結(jié)果便不會(huì)產(chǎn)生相位失真和調(diào)幅波的包絡(luò)失真。當(dāng)相頻特性為非線性時(shí)Td便不為常數(shù)。欲求某個(gè)頻率f上的群時(shí)延，只要在測試頻率兩邊取f1和f2兩點(diǎn)的頻率和相位數(shù)據(jù)，便可求得群時(shí)延。也就是從物理意義上說，某一頻率的群時(shí)延表示以該頻率為中心的一個(gè)很窄頻帶內(nèi)信號(hào)通過系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)間，在數(shù)值上等于相頻特性的一階微分，其通用表達(dá)式為：

本文介紹其兩種測試方法。

1. 單載波相位法：

可利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀直接測出系統(tǒng)的相頻特性，并計(jì)算出群時(shí)延。此時(shí)，

通常，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率間隔為500kHz時(shí)，群時(shí)延測試誤差＜1.2ns，頻率間隔為100kHz時(shí)，群時(shí)延測試誤差＜4ns。如

2. 調(diào)頻/調(diào)幅法：

當(dāng)信號(hào)在傳輸過程中沒有包絡(luò)失真時(shí)，系統(tǒng)的包絡(luò)時(shí)延就等于系統(tǒng)的群時(shí)延。利用這一特性，采用較小的調(diào)制頻率Ω，使系統(tǒng)在ωc±Ω帶寬內(nèi)無包絡(luò)失真，從而實(shí)現(xiàn)群時(shí)延的測量。

其原理是：測試儀器用較低的基帶信號(hào)對高頻載波進(jìn)行調(diào)頻/調(diào)幅，此調(diào)頻/調(diào)幅波通過被測系統(tǒng)后，由測試儀器中的標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)器解調(diào)出包含了相位失真的基帶信號(hào)，檢測各個(gè)頻率點(diǎn)的基帶信號(hào)與晶體振蕩器輸出信號(hào)的相位差，就得到欲測試的頻率范圍內(nèi)的群時(shí)延。為了避免慢漂移的影響，將晶體振蕩器與基帶信號(hào)進(jìn)行相位鎖定，其相位鎖定在輸入基帶信號(hào)的平均相位上。

調(diào)頻/調(diào)幅法的優(yōu)點(diǎn)是被測系統(tǒng)更接近實(shí)際情況，其相位檢測是在低頻，測試精度較高。同時(shí)，由于測試中的參考相位是從解調(diào)后的低頻基帶信號(hào)中提取的，不需要單獨(dú)的參考通道。因此，它可以方便地測試變頻系統(tǒng)。

安立公司的ME538K微波系統(tǒng)分析儀當(dāng)調(diào)制頻率為500kHz時(shí)，測試群時(shí)延誤差＜0.5ns。

安立公司的37369C和安捷倫公司的8720ES等矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。這些矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀多適用于同頻系統(tǒng)的測試，對于變頻系統(tǒng)的測試，它需要一個(gè)群時(shí)延很小的參考通道變頻器。目前，同頻和變頻帶通設(shè)備的群時(shí)延測試可采用安立公司的標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀54147A，它在增加了群時(shí)延選件后，采用直通頻響校準(zhǔn)和測試，通過Hilbert變換，計(jì)算出相對群時(shí)延，典型誤差＜1ns。