SJ 20938-2005 微波电路变频器测试方法.pdf

1、SJ 中华人民共和国电子行业军用标准FL 5962 SJ 20938-2005 微波电路变频器测试方法Microwave circuits - Measuring methods for frequency converters 2006-01-18发布2006-06-01实施中华人民共和国信息产业部批准SJ 20938-2005 日次前言.11l范围.12引用文件.13符号.14一般要求.15详细要求.15.1变频增益Gc.15.2变频增益平坦度L1Gc.3 5.3本振端与中频端隔离度ISOL_I.55.4本振端与射频端隔离度ISOL-R.65.5射频端与中频端隔离度ISOR_I.75.6镜

2、像抑制度R1M.105.7边带抑制度RSD.115.8输出功率PO.口5.9变频增益ldB压缩点输出功率PO(l州.125.10噪声系数NF(或Fn) .13 5.11交调失真IM.155.12交调截止点输出功率P1P.口5.13本振端回波损耗Lret吨。.四5.14射频端回波损耗Lret(RF) .19 5.15中颇端回波损耗Lret(JF) .20 SJ 20938-2005 II 目IJJ=I 本标准在制订时参照了IEC60747-16-3: 2002 微波集成电路一变颇器的第6章测试方法。本标准由信息产业部电子第四研究所归口。本标准起草单位:中国电子科技集团公司第十三研究所。本标准主要

3、起草人:陈海蓉、崔波。微波电路变频器测试方法1 范围本标准规定了微波电路上变频器、下变频器电参数的测试方法。2 引用文件S120612 3 符号4 一般要求5 详细要求5. 1 变频增益Gc5. 1. 1 目的在规定条件下，测量变频增益。5. 1. 2 测试框图测试框图见图l。B 360的规定:2 L二IJ$it 2 I 图1变频增益测试框圄5.1.3 测试原理变频增益是在输入一输出线性区内的功率增益。在规定了本振功率Pw时，变频增益Gc/dB由被测变频器的输入功率Pj和输出功率P。计算，公式如下:Gc=P，。一Pj.(1)矶、Po和Pw的单位为dBm，由下式计算:式中:Pi=Pt-Lt. (

4、2) PO=P2十L2.(3) PLO=P3一L3.(4) Lt-A点功率(dBm)减B点功率(dBm)，dB; 一C点功率(dBm)减D点功率(dBm)，dB; L3 -E点功率CdBm)减F点功率CdBm)，dB; Pt一一-功率计1测得的功率，dBm; P2 -一功率计2测得的功率，dBm; P3 -一功率计3测得的功率，dBm。5.1.4 电路说明和要求a)隔离器是为了使加在变频器上的功率电平不会因为输入阻抗的不匹配ffu变化:b) Lt、和L3的值应预先测量:c)输出端的滤波器用来滤掉不需要的颇带。5.1.5 注意事项a)应当消除测试过程中频谱分析仪能检测到的振荡:b)负载应能承受测

5、试时施加的功率:c)信号源的谐波和杂波分量应小到可以忽略不计:d)在测试时，本振和射频端滤波器的阻抗不应影响变频增益Gc。5. 2. 3 测试测试原由下式式中:GC (max ) GC ( min ) 有三种方法测试种是固定输入频率5. 2. 4 电路说明和要求电路说明和要求同5.1.4。5. 2. 5 注意事项注意事项同5.1.5。5. 2. 6 测试步骤5. 2. 6. 1 固定本振频率的变频增益平坦度a)将做为输入信号的信号源l的频率调到规定值:b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值;c)加上规定的偏置:d)将本振信号的功率电平调到规定值;e)给被测变频器施加适当的输入功率;改变输

6、入功率，使输出功率的变化量与输入功率的变化量相等;g)选定合适的输入功率电平测量变频增益:3 4 h)在规定的频率范围内，连续改变输入频率同时保持输入功率电平不变，测得最大功率增益GCmax)和最小功率增益GC(min) .由公式(5)计算变频增益平坦度LlGC。5.2.6.2 固定输出频率的变频增益平坦度a)将做为输入信号的信号源1的频率在规定的输入频率范围内调整，使变频器的输出频率达到规定值:b)将做为本振信号的信号源2的频率进行调整，使变频器的输出频率达到规定值:c)加上规定的偏置;d)将本振信号的功率电平调到规定值:e)给被测变频器施加适当的输入功率:。改变输入功率，使输出功率的变化量

7、与输入功率的变化量相等tg)选定合适的输入功率电平测量变频增益:h)在规定的频率范围内，连续改变输入频率和本振频率，同时保持输入功率电平不变，测得最大功率增益GC(max)和最小功率增益GC(min).由公式(5)计算变频增益平坦度LlGC。5.2.6.3 固定输入频率的变频增益平坦度a)将做为输入信号的信号源l的频率调到规定值1b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值:c)加上规定的偏置;d)将本振信号的功率电平调到规定值:e)给被测变频器施加适当的输入功率:。改变输入功率，使输出功率的变化量与输入功率的变化量相等:g)选定合适的输入功率电平测量变频增益:h)在规定的频率范围内，连续改变

8、本振频率，同时保持输入功率电平不变，测得最大功率增益GC (max)和最小功率增益GCmin).由公式(5)计算变频增益平坦度LlGC。5.2.7 规定条件5.2.7.1 固定本振频率的变频增益平坦度a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)本振信号的频率:d)本振端的输入功率:e)输入频率范围。5.2. 7. 2 固定输出频率的变频增益平坦度a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)本振信号的频率范围:d)本振端的输入功率:e)输入功率:输入频率范围:g)输出频率。5.2.7.3 固定输入频率的变频增益平坦度a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)输入信号的频率:d)本振端的输入功率

9、:e)本振频率范围。5. 3 本振端与中频端隔离度ISOL_I5. 3. 1 目的在规定条件下，测量本振端与中频端的隔离度。5. 3. 2 测试框图测试框图见图2。I ffi H I 5. 3. 3 测试原理在图2中输:c中:式中:P LO i F) 频端的负载阻扰。5. 3. 5 注意事项a)应当消除测试过程中频谱分析仪能检测到的振荡:b)信号源的谐波和杂波分量应小到可以忽略不计。5. 3. 6 测试步骤a)将信号源的频率调到如!定值;b)加上规定的偏置:c)加上规定的本振功率(由公式(6)计算); d)由频谱分析仪测得中颇端的本振频率上的输出功率:e)由公式(7)计算本振端与中频端隔离度I

10、SOL_lo5. 3. 7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件;附叫且不应改变射频端、本振端和中5 6 c)本振信号的频率:d)本振端的输入功率;e)射频端的负载阻抗。5.4 本振端与射频端隔离度ISOL-R5.4.1 目的在规定条件下，测量本振端与射频端的隔离度。5.4.2 JIJ试框图测试框图见图3。I ffij r-古E图3本振端与射频端隔离度测试框图5.4.3 测试原理在图3中输入的本振功率PLddBm由下式计算:IF 町仪|PLO=P1一L1.(8) 式中:L1-A点功率CdBm)减B点功率CdBm)，dB; P1一一功率计测得的功率，dBm。本振端与射频端的隔离度ISO

11、L_R/dB由下式计算:ISOL-R=PLO-PLO CRF) . (9) 式中:PLO (RF)一一加上规定的本振功率PLO/dBm时，由频谱分析仪测得的射颇端在本振频率分量上的输出功率，dBmo 5.4.4 电路说明和要求电路说明和要求同5.3.405.4.5 注意事项注意事项同5.3.5。5.4.6 测试步骤a)将信号源的频率调到规定值:b)加上规定的偏置:c)加上规定的本振功率(由公式(8)计算); d)由频谱分析仪测得射颇端的本振频率上的输出功率:e)由公式(9)计算本振端与射频端隔离度ISOL泉。5.4.7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)本振信号的频率;d)本

12、振端的输入功率1e)中频端的负载阻抗。5. 5 射频端与中频端隔离度/SOR-I5.5. 1 下变频器的射频端与中频端隔离度/SOR-I5. 5. 1. 1 目的在规定条件下，测量下变频器的射频端与中频端的隔离度。5.5.1 . 2 测试框图测试框图见图4。式中:LI一-A点功率CdBm)减B点L2一一E点功率CdBm)减F点功率CdBm)，dB ; P1 在射频端功率计l测得的功率，dBr曰:P2 在本振端功率计2测得的功率，dBm。射颇端与中频端的隔离度ISOR.I/dB由下式计算:(10) (11 ) ISOR _1 = P RF-PRF i F) . . C 12 ) 式中:P RF

13、CiF)一一加上规定的本振功率PLO和输入射频功率PRF时，由频i普分析仪测得的中频、端在射频频率分量上的输出功率，dBm。5. 5. 1. 4 电路说明和要求a)隔离器是为了使加在被测下变频器的功率电平不因为射频和本振端输入阻抗的不匹配.IM变化:b) LI和L2的值应预先测量。7 8 5.5. 1. 5 注意事项a)应当消除测试过程中频谱分析仪能检测到的振荡:b)信号源的谐波和杂波分量应小到可以忽略不计。5.5. 1. 6 测试步骤a)将做为射频输入信号的信号源1的颇率调到规定值:b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值:c)加上规定的偏置:d)调节可变衰减器1，使射频功率PRF(由公

14、式(10)计算)达到规定的值:e)调节可变衰减器2，使本振功率PLO(由公式(11)计算)达到规定的值:。用频谱分析仪测得射频信号的功率电平在中频端的分量PRF(JF川g)由公式(12)计算射频端与中频端隔离度ISOR-(o 5.5. 1. 7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)本振功率:d)本振信号频率;e)射频端的输入功率:射频信号频率。5.2.8 5.5.2 上变频器的中频端与射频端隔离度ISOI-R 5.5.2.1 目的在规定条件下，测量上变频器的中频端与射频端的隔离度。5.5.2.2 测试框图测试框图见图50式中:P1-一在中P2 在本中频端与射频式中:P IF (

15、RFJ一一加上规定的分量上的输出功率，5. 5. 2. 4 电路说明和要求(13 ) (14 ) (15 ) 仪测得的射频端在中频频率的隔离器是为了使加在上变频器上的功率电平不会因为中频和本振端输入阻抗的不匹配而变化:b) L I和L2的值应预先测量。5. 5. 2. 5 注意事项a)应当消除测试过程中频语分析仪能检测到的振荡:b)信号源的谐波和杂波分量应小到可以忽略不计。5. 5. 2. 6 测试步骤a)将做为中频输入信号的信号源1的频率调到规定值:b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值:c)加上规定的偏置:d)调节可变衰减器2.使本振功率PLO(由公式(14)计算)达到规定的值;9

16、e)调节可变衰减器1，使中频功率PIF(由公式(13)计算)达到规定的值:0用频谱分析仪测得中频信号在射频端的功率电平PIF(RF); g)由公式(15)计算中频端与射频端隔离度IS01_R。5.5.2.7 规定条件a)环境温度或基准点温度;b)偏置条件:c)本振功率;d)本振信号频率;e)中颇端的输入功率;。中频信号频率。5.6 镜像抑制度RIM5.6.1 目的在规定条件下，测量镜像抑制度。5.6.2 测试框图测试框图见图1。5. 6. 3 测试原理由下式计算镜像频率flM:fIM=2fLO- fRF . (1 6) 式中:fLO一一规定的本振频率:/RF一一一规定的射频频率。由下式计算输入

17、功率和!本标功率:Pj=P1-L1 (1 7) PLO=P3一L3.(1 8) 式中:L1一-A点功率(dBm)减B点功率CdBm)，dB; L3一一E点功率CdBm)减F点功率(dBm)，dB; P1一-功率计l测得的功率，dBm; P3一一功率计3测得的功率，dBm; Pj、PLO的单位为dBm。由下式计算镜像抑制度RIM/dB:R IM=P 0 RFI -P 0 1M) . (19) 式中:Po RF)二当输入频率和功率为规定的射频频率和输入功率时，由功率计2测得的值，dBm; Po 1M)一一-当输入频率和功率为规定的镜像频率和输入功率时，由功率计2测得的值，dBmo 5.6.4 电路

18、说明和要求电路说明和要求同5.1.4。5.6.5 注意事项注意事项同5.1.505. 6. 6 测试步骤a)将做为输入信号的信号源2的频率调到规定的射频频率值:b)将输入信号的功率电平(P)调到规定的输入功率值:c)将做为本振信号的信号源的频率调到规定的本振频率值;d)将本振信号的功率电平(Pl川) ( l e)给被测变频器加上规定的偏置: 由功率计2测得输出功率(PO(RFl); g)将做为输入信号的信号源l的频率调到规定的镜像频率值:h)将输入信号的功率电平(Pj)调到规定的输入功率值;i) 由功率计2测得输出功率(POIMl); j) 由公式(9)计算镜像抑制度RIM。5. 6. 7 规

19、定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件;c)射频频率;d)本振频率;e)射频端的输入功率:0本振功率。式中:式中:L3一一在C点测得的有用边带功率面目叫括节骨if导的有用边带功率(dBm)，dB; L4 在C点测得的无用边带功率(dBm)减在D点测得的无用边带功率(dBm)，dB ; P3 频谱分析仪测得的有用边带功率，dBm; P4 频谱分析仪测得的无用边带功率，dBm o 5. 7. 4 电路说明和要求( 20) ( 21) (22) (23 ) ( 24) a)隔离器是为了使加在变频器上的功率电平不会因为中频和本振端输入阻抗的不匹配f(变化:b) LI L2 L3柳L4的值应预先测

20、量。5. 7. 5 注意事项注意事项同5.5.2.5。5. 7. 6 测试步骤a)将做为中频信号的信号源l的频率调到制定值;11 b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值;c)给被测变频器加上规定的偏置:d)将中颇端的输入功率P1F调到规定值:e)将本振信号的功率PLO调到规定值:0用频谱分析仪测量冉的值:g)用频谱分析仪测量凡的值:h)用公式(22)，(23)和(24)计算边带抑制度RSDo5. 7. 7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)中频端的输入功率:d)中频频率;e)本振功率:本振频率。5.8 输出功率Po5.8.1 目的在规定条件下测量输出功率。5.8.2 测

21、试框图测试框图见图1。5.8.3 测试原理图1中，在规定的本振信号和输入信号下，输出功率PddBm由公式(3)计算。5.8.4 电路说明和要求电路说明和要求见5.1.4。5.8.5 注意事项注意事项见5.1.505.8.6 测试步骤a)将做为输入信号的信号源1的频率调到规定值;b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值:c)加上规定的偏置;d)加上规定的本振功率PLO;e)加上规定的输入功率Pj;。测量功率电平P2;g)由公式(3)计算输出功率。5.8.7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)输入信号的频率:d)输入信号的功率:e)本振功率:。本振信号的频率。5.9 变频增益

22、ldB压缩点输出功率PO(1dB)5.9.1 目的在规定条件下测量变频增益ldB压缩点输出功率。5.9.2 测试框图12 测试框图见图l。5. 9. 3 测试原理测试原理见5.1.3。变频增益1dB压缩点输出功率是指:输入功率增加时，变频增益比线性变频增益Gc下降1dB时的输出功率。5. 9. 4 电路说明和要求电路说明和要求见5.1.4。5. 9. 5 注意事项注意事项见5.1.5。a)环境b)偏置c)输入d)本振e)本振5. 10 噪声系5. 10. 1 目的在规定条件5. 10. 2 测试框图测试框图见图6。13 图6噪声系数测试框图5.10.3 测试原理14 当给被测变频器加上本振功率

23、P时，其噪声系数NF/dB由下式计算:川I1111o(几110)-1 F = 101og(1OIr,2- L,)I LU - (r._ I 10 ) . (25) 10飞吨，川用热态和冷态法测量噪声系数F12矶和Gc由下式计算:本振输入功率PLO由下式计算:式中:F12一一总噪声系数dB; F2 一一C点后的噪声系数dB; F12=10log(1O(EN风110-). (26) ， (PNl / PN2)-1 Fi=10log( 1o(四川。).(27) (PN3/PN4)-1 Gc = 1010副主己旦主)+(ENR1-ENR2)+.(28) (PN3 - PN4) PLO=P1-L2 .

24、. .(29) ENR1一一在射频频率处，噪声源的超噪比:ENR2一一在中频频率，处，噪声源的超噪比;PN1一-噪声源在热态时测得的噪声功率W; PN2一一噪声源在冷态时测得的噪声功率W: PN3一一直接连接A点和C点，噪声源在热态时测得的噪声功率，W; PN4一一直接连接A点和C点，噪声源在冷态时测得的噪声功率，W; P1 功率计测得的D点功率值，dBm; LI 一一A点和B点之间的电路损耗，dB; L2 一一D点测得的功率CdBm)减E点测得的功率CdBm)，dB。测试温度为170C。5. 11 交调失真1M5. 11 . 1 目的在规定条件下，测量交调失真。5. 11. 2 测试框图测试

25、框图见图7。15 古E图7交调失真测试框图5. 11.3 测试原理图7中被测变频器的输入功率Pi，输出功率PO交调产物的输出功率Pn和本振输入功率PLO由下面的公式计算:16 式中:Pi=P1十L1.(30) PO=P2十L2. (31) Pn=P3十L2.(32) PLO=P4一L3.(33) L1-一一-A点与B点之间的电路损耗，dB; L2-C点与D点之间的电路损耗，dB; L3一-E点与F点之间的电路损耗，dB; P1一一-由频谱分析仪测得的功率值，与Pi相对应，dBm; P2-一-白频谱分析仪测得的功率值，与Po相对应，dBm; P3-EH频谱分析仪测得的功率值，与Pn相对应，dBm

26、; P4一一一E点的输出功率由功率计3指示的值计算得到，dBm。P j Po Pn和PLQ以dBm表示。交调失真IM/dB由下式计算:1M =P n-PO=PP2.(34) 5. 11 . 4 电路说明和要求a)隔离器是为了使被测变频器的功率电平不因为端口阻抗的不匹配而变化;b) LI、L2、L3的值应预先测量:c)对于下变频器，输入输出端口分别对应于射频和中频端:对于上变频器输入输出端口分别对应于中频和射频端。5. 11 . 5 注意事项注意事项见5.3.5。开关接到A点时，断开D点，反之亦然。5. 12.3 测试原理测试原理参照5.11.305.12. 4 电路说明和要求电路说明和要求见5

27、.11.4。5. 12. 5 注意事项注意事项见5.11.5。5. 12. 6 测试步骤a)加上规定的偏置:b)开启信号源3，将本振信号加至被测变频器，调节可变衰减器3，使输出功率达到规定的P4;17 c)开关接到A点:d)开启信号源1，将输入信号加至被测变频器，调节可变衰减器1，使在频谱分析仪上的读数达到规定的功率值PH的开启信号源2.将输入信号加至被测变频器，调节可变衰减器2.使在颇谱分析仪上的读数达到规定的功率值P;。开关接到D点:g)用频谱分析仪测量输出功率P2和交调产物的功率P3;h)用可变衰减器调节输入信号的功率，在规定的范围内，重复上述步骤:i)把得到的数据绘在线性坐标纸上:j)

28、输出功率和交调产物各自的直线在线性区延伸1k)两条延伸线交点处的对应功率即为规定条件下的交调截止点输出功率。5.12.7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)输入功率范围;d)本振功率:e)输入频率:0本振频率:g)第n阶。5.13 本振端回波损耗L咄咄5. 13. 1 目的在规定条件下测量本振端的回波损耗。5.13.2 测试框图测试框图见图8。5.13.3 测试原理图8本振端回波损耗测试框图如图8所示，本振端困波损耗L阳LO)/dB由下式计算:LretLO)二p-P2.(35) 式中:P一一当本振输入功率在A点全部反射时，由功率计测得的功率值.dBm; P2 当被测变颇器的本

29、振端接到A点时，由功率计测得的功率值dBmo 5.13.4 电路说明和要求a)隔离器是为了使被测变频器的功率电平不因为输入阻抗的不匹配1(0变化:18 b)被测变频器的输入端口接定|句相合器，其它端口接负载:c)与被测变频器的回波损耗相比，定向祸合器的方向性应足够好。5.13. 5 注意事项a)终端应能承受测试环境中的功率:b)信号源的谐波和杂波分量应小到可以忽略。5.13. 6 测试步骤a)将信号源的频率调到规定值;b)将A点短路:c)由功率计测得的功率值即为P1;d)将被测变颇器的本振端与A点相连，其它端口接负载:e)加规定条件下的偏置:。由功率计测得的功率值即为g)由公式(35)计注:当

30、测量全部的反射功5. 13. 7 规定条件a)环境温度b)偏置条件c)本振信d)本振端5. 14 射频端5. 14. 1目在规定5.14. 3 测试原理图9射频端回波损耗测试框图如图9所示，射频端回波损耗Lret (RF ) /dB由下式计算:L ret (RF)二P1-P2(36)式中:P1一一当射频输入功率在A点全部反射时，由功率计l测得的功率值，dBm; 19 P2一一当被测变频器的射频端接到A点时，由功率计1测得的功率值，dBm。5.14.4 电路说明和要求a)隔离器是为了使被测变频器的功率电平不因为输入阻抗的不匹配而变化:b)被测变频器的输入端口接走向藕合器，其它端口接负载:c)与被

31、测变频器的回波损耗相比，定向藕合器的方向性应足够好。5.14.5 注意事项注意事项见5.1.5。5.14.6 测试步骤a)将做为射频信号的信号源1的频率调到规定值:b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值:c)将本振信号的功率调到规定值:d)将A点短路;e)由功率计1测得的功率值即为Pj;盯将被测变频器的射频端与A点相连:g)加规定条件下的偏置:h)由功率计1测得的功率值即为P2:i) 由公式(36)计算射频端的回波损耗。注:当测量全部的反射功率时，A点短路或开路。5.14.7 规定条件a)环境温度或基准点温度:b)偏置条件:c)射频信号频率1d)射频端的输入功率;e)本振信号的频率;本振

32、端的输入功率。5.15 中频端回波损耗LretCIFJ 5. 15. 1 目的在规定条件下测量中频端的回波损耗。5.15.2 测试框图测试框图见图905.15.3 测试原理如图9所示，中频端困波损耗LretCIFJ (dB)由下式计算:LretCIFJ = Pj - P2 .(37) 式中:Pj-一当中频输入功率在A点全部反射时，由功率计l测得的功率值，dBm; P2-一当被测变颇器的中频端接iJA点时，由功率计1测得的功率值，dBm。5.15.4 电路说明和要求a)隔离器是为了使被测变频器的功率电平不因为输入阻抗的不匹配1(1变化:b)被测变频器的输入端口接定向搞合器，其它端口接负载:c)与

33、被测变频器的回波损耗相比，定向祸合器的方向性应足够好。5.15.5 注意事项注意事项见5.1.505.15.6 测试步骤a)将做为中频信号的信号源l的频率调到规定值:20 b)将做为本振信号的信号源2的频率调到规定值;c)将本振信号的功率调到规定值:d) 将A点生豆路;e)由功率计l测得的功率值即为Pl;将被测变频器的中频端与A点相连;g)加规定条件下的偏置:h)由功率计l测得的功率值即为P2;i) 由公式(37)计算中频端的回波损耗。21 mOON-。ON., 中华人民共和国电子行业军用标准微波电路变频器测试方法SJ 20938-2005 编制发行* 中国电子技术标准化研究所中国电子技术标准化研究所电话:(010) 84029065 传真:(010) 64007812 地址:北京市安定门东大街1号邮编:100007 网址:www.ces i. * 字数:50千字印张:1去2006年9月第一版2006年9月第一次印刷印数:200册定价:33元1/16 开本:880X 1230 版权专有不得翻印举报电话:(010) 64007804 . . | qu m町副町剧4|( 们川们UUUUUU川口U睛EE晴EEnu川HUUHHUHHnu-才ILHHHHHHHO HHHHHHHH1i BEBEE-EEBEE-E唱EA们Uuum-EE-EE- . | E