微波射频组件常见参数和测量方法

微波射频组件常见参数和测量方法

李海洋

中国电子科技集团公司第三十八研究所 230000

摘  要：伴随着无线科技的迅速发展，射频微波器件组成了无线电子器件、无线电子信息系统和武器的无线自动控制系统的重要组成部分，它直接关系到无线系统全面的性能，成为了军民两用技术持续发展的关键支撑。如今，射频微波元器件逐渐从分立元件进入了高度集成化新式元器件时期。射频微波器件的发展也是向着高频率化、处理芯片化、微型化、低能耗、快速反应、高像素、高精密、多用途、多模块化设计和智能化的方向发展。

关键词：微波射频 常见参数 测量方法

射频微波元器件主要分为四大类，分别是无源器件、射频微波放大器、频率综合源和变频器件。①无源器件：元器件：滤波器、耦合器、功分器、隔离器、衰减器；测量指标：插入损耗、带外抑制、工作带宽、端口匹配、隔离度、方向性、群时延、相位特性。②射频微波放大器：元器件：低噪声放大器、功率放大器；低噪声放大器测量指标：端口匹配、噪声系数、增益、带宽、压缩特性、稳定性。功率放大器测量指标：端口匹配、噪声系数、增益、带宽、压缩特性、Host S22、隔离度、邻道抑制比。③频率综合源：元器件：晶振、VCO、锁相频综；测量指标：相位噪声、输出功率、杂散频谱、谐波输出、跳频时间、跳频图案、调频特性、端口匹配。④变频器件：元器件：混频器、变频单元、内置本振、变频器；测量指标：变频损耗、端口隔离、端口匹配、变频相位、群时延、内置本振器件测试。

一、常见参数

1、Rx Sensitivity（接收灵敏度）

接收灵敏度，也是最重要的总体参数之一，是在不得大于给定误码率的情况下，接收机所能够识别到的最大的信息。误码率也是遵照CS（电路交换）理论定义的通称。在大多数场合下，ber(biterrorrate）或per(packeterrrate）用以检测灵敏度，但在LTE时代，则是用吞吐量throrte来进行标注，主要是因为LTE都是没有电路交换的视频语音信道，然而，这也并不是12.2kbps的RMC（指精确测量信道，实际是指12.2kbps的编码）的"规范化替代物"，无法用来精确测量灵敏度，反而是在实际使用时才可以准确指代的。

2、SNR（信噪比）

根据灵敏度，通常会考虑到SNR（信噪比，通常所说的是接收器的解调信噪比）。而当解调装置信噪比不大于标准的误码率时，SNR界定值即为解调信号的解调器信噪比阈值。即为所谓信息的所有可用信息；换句话说，N信噪比就是指向并没有可用信息的所有信号。有用信息多为通信设备中的调频发射机传输，噪声源也十分复杂。最有特色的就是典型的-174dBm/Hz——这是自然噪声辐射,而又和通信设备的性质不相干。在某种程度上讲,是由热学原理推导出来的。也是自然噪声功率。所以，只要接受到多少带宽信号，便会接受到多少带宽的噪声，因此，噪声输出功率便是噪声功率和带宽的积分计算而出的。

3、TxPower（发射功率）

信号强度的必要性取决于发射功率，调频发射机的信号在抵达接收机前必须要经过衰减，信号强度越大就代表了双方通信距离越远。这样,自身所发送的信息也就没有受到信噪比的影响。又比如发出的信号信噪比较差,那么相对端接收到的信号信噪比也就不合理,这便牵涉到刚才所提的定义,自然噪声辐射。假定衰减对通信与噪声所产生的影响是相同的,也起了衰减器的作用,其中衰减范围是-200dB,发射信号的网络带宽是1Hz,输出功率是50dBm,信噪比是50dB,从接收机接收的声音根据输出50-200=-150DBM(网络带宽1Hz),但调频发射机的噪声根据衰减是50-50=0dBm,抵达接收机的输出功率0-200=-200dBm(网络带宽1Hz)。这部分的信噪比已经"吞没"在-174dBm/Hz的自然噪声底端。此时可以选择-174dBm/Hz的"基本特征"估算从接收机入口时的自然信噪比,此方式更适合于大多数的通信网络系统。

二、射频微波元器件的测试方法

RSRZVA系列产品的矢量频谱分析仪是检测射频微波元器件必要设备，具有性能卓越和多功能化的功能，并且有着有源和无源元器件和模块理想化的选择方式。其中，一台仪器设备能够遮盖10MHz-67GHz的频率范畴，根据RS*ZVA-Zxx系列的毫米波通信频率扩展模块能将检测频率拓展到500 GHz，这样就能够适用于大多数的射频微波元器件的检测。另外，它还提供了多种不同类型的用途，如混频器和变频调速器(线性和非线性)的标量和矢量精确测量。

矢量素材检测仪E5063A检测的主要参数：设定开始频率和截止频率、高频网络带宽和测试用例，开展校准工作，从而来清除掉系统偏差对测试结果的影响。在这一步应该要应用精确的电子校准技术。校准前，仔细检查E-Cal的LED是否变成了绿色（绿色表明ECal提前准备好开始校准工作）。如果采用的是N755x系列电子校准技术，可以从启动时直接开始校准工作，无需多余的等待。另一个需注意的是，应该要查验分栅源功率，防止毁坏电子校准元器件和负载的电子校准元器件，还要将源导出调整至-15 dBm。将电子校准装置的B口传送到E5063A的1端口，将电子校准装置的A口传送到SMA电缆的一端。注意用扭力扳手扭紧并开始校准，校准过程需要几秒的时间。完成校准工作后才可以借助矢量网络来测量微波电路元器件

【1】。

三、注意事项

在射频模块的工程应用与实际检测中，应注意以下几个方面的内容：矢量素材网络分析仪每次使用中，都需要依据待测模块连接头与工作频段，用适宜的校准方法进行校准，以尽可能减少数据误差。在校准环节中，尽可能多的引入连接电缆、电源适配器等，尽量达到待测元件的规定。精确测量功放机等各大信号时，一定要留意设备的输入功率范畴，必需时应加衰减器调整信号尺寸，避免功率大的信号毁坏仪器设备接收器。将信号源和矢量素材网络分析仪的单脉冲信号输出功率设在待测单元有效工作范围内，以防毁坏待测模块。确定待测构件连接靠谱。出于安全原因，在开始检测以前，应查验测试设备和待测部件，并安全接地。

结语：

综上所述，微波元器件广泛应用于无线通信行业，一些常见的主要参数必须掌握其特性和正确测试方法，才可以获得比较精确的检测结果，也才能够促进微波射频行业的进一步发展。

参考文献：

[1]蒋晓红.射频和微波元器件的测试[J].测控技术,2004,23(1): 14-16.