脈沖S參數測量中的跟蹤技術(shù)

圖 6中的晶體濾波器是用來(lái)在脈沖到達下游放大器和數字化處理器之前去除不需要的脈沖頻譜和附加的噪聲。需要注意的是，去除這些脈沖頻譜分量會(huì )降低峰值包絡(luò )響應，因此可以防止下游部件產(chǎn)生壓縮并減少系統噪聲。在以前的硬件選通實(shí)現方法中，選通開(kāi)關(guān)之后電路部件的噪聲系數與選通開(kāi)關(guān)之前電路部件的噪聲系數相比沒(méi)有好多少，因此選通之后，并不會(huì )造成數字化噪聲功率的下降。這樣的處理方式實(shí)際上不會(huì )對噪聲功率進(jìn)行選通(噪聲功率不會(huì )隨選通改變)，因此會(huì )使測量動(dòng)態(tài)范圍以 20log(占空比)的關(guān)系改變。

在 ADC之后，使用頻譜歸零匹配濾波器對數字化數據進(jìn)行濾波，濾掉除所需射頻載波之外的全部殘留脈沖頻譜。

窄帶檢波模式是一種異步脈沖測量方式，數字化處理器連續地對信號進(jìn)行測量信號而分析儀處理全部數字化信息。這意味著(zhù)即使斷開(kāi)選通開(kāi)關(guān)，仍舊可以采樣和處理數據(圖 7)。在 IF選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下，任何隔離度和噪聲的殘留量都是不受歡迎的，因為只有在選通開(kāi)關(guān)接通時(shí)所見(jiàn)到的信號才真正我們所關(guān)心的。在理想條件下，完美的選通開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)狀態(tài)下應不會(huì )有任何信號或噪聲，以避免把過(guò)多噪聲轉換成數字信號，否則將會(huì )增加測量噪聲并降低測量結果的精度。

圖 7

因為數字化處理器總是在窄帶檢波模型中進(jìn)行采樣，因此可以捕獲來(lái)自斷開(kāi)狀態(tài)的選通開(kāi)關(guān)的信號和噪聲。

去除選通開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)存在的這些不受歡迎的殘余量的方法之一是使用軟件選通(圖 8)。將脈沖發(fā)生器與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀集成在一起的好處是可以精確地知道脈沖發(fā)生器的定時(shí)信息，因此選通開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)的定時(shí)信息也可以精確地知道。一旦數據已經(jīng)被數字化，那么可以在對應選通開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)時(shí)的數字數據上有效地放置時(shí)間戳。這樣就可以知道哪部分數字數據對應選通開(kāi)關(guān)的接通狀態(tài)，哪部分數字數據對應選通開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)。由于只有選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下的殘余噪聲會(huì )降低測量精度，所以可將該數字數據特意地設置為零，使其成為既無(wú)噪聲又無(wú)信號的理想成分。這樣，由于 SNR的噪聲分量已經(jīng)顯著(zhù)減少了，測量靈敏度就大大地得到了提高。

圖 8

可使用軟件選通移除選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下不需要的信號和噪聲剩余。

增強型硬件和軟件選通方法的實(shí)現和以前矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的窄帶檢波技術(shù)相比測試靈敏度顯著(zhù)地得到了提高。圖 9顯示的是使用不同脈沖檢波技術(shù)所帶來(lái)的動(dòng)態(tài)范圍的改善。這是一個(gè)難度極高的測量實(shí)例，占空比非常低(0.001%)且脈沖寬度十分窄。PNA-X的硬件改進(jìn)和軟件改進(jìn)實(shí)現了完美的優(yōu)點(diǎn)互補，因為硬件選通可以減少在接收機選通之前接收機上游鏈路中噪聲過(guò)多的電路上的噪聲，而軟件選通算法則可以消除選通開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)下的噪聲，從而進(jìn)一步降低噪聲。這些技術(shù)的進(jìn)步導致了脈沖測試靈敏度的極大提高，從而也大大地改善了測試結果的精度。

圖 9

在此例中，對于低(0.001%)占空比脈沖信號，不同的脈沖檢波技術(shù)具有不同水平的動(dòng)態(tài)范圍性能。

硬件的集成和測量算法的改進(jìn)極大地提高了使用現代化矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀—Agilent PNA-X系列進(jìn)行脈沖S參數測量的靈敏度和精度。寬帶和窄帶檢波模式為精確測量被測件的脈沖S參數提供了靈活的測量方案。與以前的窄帶檢波技術(shù)相比，這些先進(jìn)特性可以極大增加動(dòng)態(tài)范圍。PNA-X系列網(wǎng)絡(luò )分析儀需配置選件 021、 022、025和H08，以執行脈沖S參數測量。