脉冲微波组件相位测试精度分析

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摘 要 相位是脉冲微波组件的一个重要电讯指标。制约脉冲微波组件相位测试精度的因素很多，测试精度不高。很难达到无源组件相位的测试精度，本文先介绍脉冲微波组件相位的测试系统搭建，从优化脉冲矢量网络分析仪的参数设置和减小系统校准相位漂移来提高脉冲微波组件的相位测试精度。同时在相位测试中要避免人为操作插入相位误差。

关键词 色散；增益；相位漂移；校准

中图分类号：TN12 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）04-0123-01

相位是脉冲微波组件（下文把脉冲微波组件简称组件）的一个重要电讯指标。该指标的好坏直接关系着雷达发射机微波组件的合成效率，影响部分微波器件的质量稳定性，关系着整部雷达的监视范围。无源组件的相位测试可以使用连续波网络分析仪直接测试，测试数据稳定，系统误差小，测试精度高；但是脉冲微波组件的相位测试需要使用脉冲矢量网络分析仪（下文简称脉冲矢网），同时测试系统需要使用功率放大器、藕合器、微波连接器等系统工装，所以存在系统误差大，测试精度不高等难题。下文从优化脉冲矢网的指标设置、测试系统校准时的相位漂移、系统测试工装对相位精度的影响等几个方面，分析组件相位的测试精度。

1 脉冲微波组件相位的测试系统简介

随着电子技术的发展，微波组件的增益能够达到20-40dB，单件组件的输出功率可以达到几千瓦。在这种情况下组件输入毫瓦级别的功率（脉冲矢网的输出功率）无法满足要求。大部分组件的输入功率10-40W之间，而脉冲矢网的输出和输入端口功率要求都是毫瓦级别；所以在相位测试过程中需要推动放大器、电缆、连接器、衰减器、藕合器、高频电缆、可调衰减器等测试工装。组件的输出端要接藕合器、衰减器、大功率负载等测试工装，用来保证脉冲矢网的输入端达到毫瓦量级。相位测试框图见图1。

图1

2 影响脉冲微波组件相位精度的分析

2.1 优化脉冲矢网的指标设置

组件存在工作响应时间（上升沿）1-3uS，各个组件的工作响应时间存在差异，同时在脉冲来临瞬间脉冲矢网变换频率的响应时间存在差异，在两种时间误差的影响下恶化了组件相位测试精度。

这种测试误差可以改变脉冲矢网的带内扫描时间（仪表从其始频率到终止频率扫描所需要的时间），来提高组件的相位测试精度。

在时域测量中，带内扫描时间定义为可设置的最大时间长度，扫描时间与响应分辨率成反比关系，提高一个，就会降低另一个。时域波形是随时间重复的周期信号，因此会发生重复响应。重复响应（假响应）不是组件的真实响应，它仅会在特定的时间间隔（1/扫描点频率间隔）出现，因此扫描时间由扫描点的频率间隔△F决定：进行时域测量时，最大可测量的终止时间为：1/△F。在反射测量中，由于信号要往返组件一遍，因此最大扫描时间为：

扫描时间与扫描点数-1成正比、与扫宽成反比，为了提高扫描时间，可以增加扫描点数、减小频率跨度这两项指标设置，来提高组件的相位测试精度。

2.2 测试系统校准时的相位漂移

一批组件的相位测试前都需要对系统进行校准。校准时就是系统中把被测组件去除，把两个藕合器通过微波接头器连接在一起，对整个测试系统在工作频带内进行相位校准，相位校准和相位测参考图1。如果组件的增益为20dB，那么校准和相位测试时脉冲矢网输入端的功率相差20dB。理论上脉冲矢网测试精度和安全输入功率是0dBm，系统加入组件进行相位测试时，脉冲矢网输入功率0dBm，那么在校准时脉冲矢网的输入功率在-20 dBm，这时脉冲矢网校准时相位漂移较大，往往在-4-4℃之间；相位漂移就会增加相位的测试误差。

为了减小校准时相位漂移对组件相位精度的影响，工程上采取在组件输出端的藕合器上增减20dB固定衰减器，既在校准过程中在输出端的藕合器上去除一个20dB固定衰减器，并对整个系统进行相位校准；对组件相位测试前在藕合器上加上一个20dB 固定衰减器。这时就能保证脉冲矢网在校准和测试时输入端的功率为0dBm左右，这样脉冲矢网输入端口既能保持输入功率处在安全值内，又能降低脉冲矢网校准时的相位漂移。

2.3 系统测试工装对相位精度的影响

1）测试台搭建过程中尽量减少高频连接器的使用、杜绝使用存在质量的电缆；连接器和有质量问题的电缆会增加电路的插入损耗，加大了信号的色撒效应，恶化组件相位测试精度。

2）校准结束时一定要把可调衰减器锁死；否则在测试过程中无意识改变可调衰减器，就会造成增大或减少送给组件的输入功率，严重影响组件相位测试结果。

3）测试过程中只换取组件，尽量不要触碰电缆，连接器。因为触碰电缆和改变连接器的松紧都会增加或减少测试系统的电长度，增加组件相位测试的误差。

3 结束语

根据组件的电讯指标，通过优化脉冲矢网的指标设置、使脉冲矢网的输入端在校准和测试过程中保持相当的输入功率、降低人为操作误差，把这三种措施应用在组件的相位测试过程中，相位测试精度有大幅度的提高；如果一部发射机有20个组件组成，那么发射机总的输出功率能够提高8%左右，这样就能降低合成器的热损耗，提高雷达发射机的稳定性和整机测试范围具有重要的现实意义。

参考文献

[1]汤世贤.微波测量[M].北京：国防工业出版社，1991.

[2]王志田.无线电电子学计量[M].北京：原子能出版社，2002：188.

[3]朱辉.实用射频测试和测量[M].北京：电子工业出版社，2010：21.

作者简介

桑飞（1977-），男，安徽太和人，本科，从事微波固态组件、收发组件调试工作。

李海洋（1990-），男，安徽利辛人，本科，从事微波固态组件、收发组件调试工作。