變頻信號多信道間相移差的測量

楊 露

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥230088）

0 引言

近年來，相控陣雷達技術逐步在眾多科技研究領域表現出旺盛的生命力，并已經廣泛應用到軍用和民用領域；相控陣雷達信號多屬于變頻信號，在測試和處理方面存在困難，隨著相控陣技術的發展與廣泛應用，如何能快速準確地測試相控陣雷達多信道間的相移差，對其研制、校驗以及系統效能評估都具有重要的意義。測量相控陣雷達多信道間的相移差是一個復雜的技術課題，目前沒有可用的通用儀表及成熟的測試技術或測試規范。

相控陣雷達中，多信道變頻信號樣式如下（為便于理解，將待測系統看成有n個信道的多信道變頻移相裝置，被激勵后可以產生n個子載波）：

其中，fIF為輸入中頻信號；bd為單通道帶寬；bd1為相鄰通道間隔；θ1，θ2表示通道1、通道2的相移量。

1 變頻信號相位的測量

目前變頻信號的測試多利用矢量網絡分析儀來進行，主要有頻偏模式（Offset模式）、矢量模式（VMC模式）和標量加相位模式（SMC+Phase模式）。其中，Offset模式僅適用于變頻信號幅度指標的測試，SMC+Phase模式適用于變頻信號幅度以及時延指標的測試，均無法解決相位測量問題。VMC模式可以測量變頻信號的幅度、時延、相位指標，因此選用VMC模式，測量多信道變頻信號的通道間相移差。

多次測量比較法是利用矢量網絡分析儀的VMC模式，使用在相同頻率的被測信號和參考信號之比，因此需要用到與測量頻率范圍相匹配的參考混頻器搭建參考通道。如圖2所示，具體思路是：采用參考混頻器搭建參考通道，將中頻信號功分為兩路，一路輸入到多信道變頻移相裝置，激勵裝置同時產生多路載波信號；一路輸入到參考混頻器，信號源為參考混頻器提供本振，改變本振頻率，可依次得到不同頻點的子載波信號。將參考通道輸出信號與多信道變頻移相裝置輸出信號分別輸入到矢網R1接收機和矢網Port2端口，則可得到其相位差。每個子載波測試兩次，分別測試相移量為全0時和該子載波相移量為x時的相位值，并將其相減得到該子載波相位增量，對比相同設置時不同子載波增量與子載波1增量的差異，即可得到以載波1為參考的子載波相移相對值。

2 具體測量方法

1）信號源頻率設置為子載波1中心頻率與中頻輸入頻率之差：f1-fIF，功率設置為10dBm；

2）在矢網channle-->hardware setup-->path configer選項卡中將sourse out與R1 in的連接打到external（外部）；

3）在矢網meas-->measurement class選項卡中選擇Vector Mixer/Converter模式，按OK鍵確定并在format選項卡中選擇phase（相位）選項；

4）在矢網FREQ-->mixer setup中選擇freq選項卡，設置輸入頻率模式為center/span，數值為fIF±bd；本振頻率模式為fixed，數值為f1-fIF；變頻模式選擇上變頻，計算輸出頻率得到f1±bd；按下apply-->ok以執行并確定設置。

5）將多信道變頻移相裝置相位參數設置為全0，此時可測得0態時，子載波1相位θ10和參考通道相位θc之差：

6）將多信道變頻移相裝置相位參數設置為全x，此時可測得x態時，子載波1和參考通道之間的相位差：

7）由此可得子載波1相位設置值x與0態的相位差，即相位調整值：

8）同理可得子載波2相位設置值x與0態的相位差，即相位調整值：

9）由于子載波1和子載波2初相相等（通過標較得到）：θ10=θ20，可得子載波1和子載波2的相位調整值之差等于子載波2的相位調整相對值（以子載波1為參考）：

10）依次調整校準裝置其他各信道的相位參數，并對應變換輸出頻率設置為該子載波頻率范圍，可得其它各路相位調整相對值。

3 試驗及結果

利用L波段模擬設備進行試驗，具體實物連接圖如圖3所示：

多次測量比較法測多信道變頻移相裝置相位信息需要用到一臺矢量網絡分析儀、一臺信號源和一個參考混頻器，圖中左上為矢量網絡分析儀，左中為信號源，左下紅圈內為參考混頻器，右側為待測的多信道變頻移相裝置。具體連接為：將矢網的左側參考端最下方Sourse Out（源輸出端）與R1 In（參考接收機輸入端）連接電纜斷開。將Sourse Out端口連接到參考混頻器的I端口（中頻輸入端口）；將R1 In端口與參考混頻器的R端口（射頻輸出端口）相連；參考混頻器的LO端口（本振端口）與信號源輸出端相連。

通過實驗得到，測試相位調整相對值的精度＜1°，子載波1與子載波2測試結果如圖4（a）、（b）所示：

由圖4測量數據可知，對比子載波2和子載波1在相移同為x和相移為0時的相移差，即可得到子載波2以子載波1為參考的相位調整相對值。

4 結束語

多次測量比較法利用矢網具有的VMC模式，通過對每個通道進行兩次測量得到的差值進行比較，從而得出變頻信號多信道間的相位調整相對值。該方法已經通過試驗并成功應用于相控陣雷達的測試系統中，保證了相控陣雷達整體性能指標的可測、可控，提高了雷達研發效率，保障了雷達作戰效能的發揮，并在其它變頻測試方面具有借鑒意義。

［1］丁鷺飛，耿富錄.雷達原理[M].西安：西安電子科技大學出版社，1995：133-135.

［2］盛永鑫，王新獻，宋吟齡.移相器自動測試系統[J].應用天地，2007，26（11）：65-67.

［3］Joel Dunsmore,等.利用新的矢量特性測量方法比較混頻器的特性[J].國外電子測量技術，2003(2)：18-20.