時(shí)延變頻群的測試

通信工程中常用來(lái)描述信號相位失真的參量--群時(shí)延（也稱(chēng)為包絡(luò )時(shí)延）的定義為：網(wǎng)絡(luò )的特征相移對頻率變化曲線(xiàn)的斜率。當網(wǎng)絡(luò )的相頻特性為直線(xiàn)時(shí)，群時(shí)延Td為常數，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )各種頻率的信號受到同樣的延時(shí)，結果便不會(huì )產(chǎn)生相位失真和調幅波的包絡(luò )失真。當相頻特性為非線(xiàn)性時(shí)Td便不為常數。欲求某個(gè)頻率f上的群時(shí)延，只要在測試頻率兩邊取f1和f2兩點(diǎn)的頻率和相位數據，便可求得群時(shí)延。也就是從物理意義上說(shuō)，某一頻率的群時(shí)延表示以該頻率為中心的一個(gè)很窄頻帶內信號通過(guò)系統或網(wǎng)絡(luò )的傳輸時(shí)間，在數值上等于相頻特性的一階微分，其通用表達式為：

本文介紹其兩種測試方法。

1. 單載波相位法：

可利用矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀直接測出系統的相頻特性，并計算出群時(shí)延。此時(shí)，

通常，矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的頻率間隔為500kHz時(shí)，群時(shí)延測試誤差＜1.2ns，頻率間隔為100kHz時(shí)，群時(shí)延測試誤差＜4ns。如

2. 調頻/調幅法：

當信號在傳輸過(guò)程中沒(méi)有包絡(luò )失真時(shí)，系統的包絡(luò )時(shí)延就等于系統的群時(shí)延。利用這一特性，采用較小的調制頻率Ω，使系統在ωc±Ω帶寬內無(wú)包絡(luò )失真，從而實(shí)現群時(shí)延的測量。

其原理是：測試儀器用較低的基帶信號對高頻載波進(jìn)行調頻/調幅，此調頻/調幅波通過(guò)被測系統后，由測試儀器中的標準解調器解調出包含了相位失真的基帶信號，檢測各個(gè)頻率點(diǎn)的基帶信號與晶體振蕩器輸出信號的相位差，就得到欲測試的頻率范圍內的群時(shí)延。為了避免慢漂移的影響，將晶體振蕩器與基帶信號進(jìn)行相位鎖定，其相位鎖定在輸入基帶信號的平均相位上。

調頻/調幅法的優(yōu)點(diǎn)是被測系統更接近實(shí)際情況，其相位檢測是在低頻，測試精度較高。同時(shí)，由于測試中的參考相位是從解調后的低頻基帶信號中提取的，不需要單獨的參考通道。因此，它可以方便地測試變頻系統。

安立公司的ME538K微波系統分析儀當調制頻率為500kHz時(shí)，測試群時(shí)延誤差＜0.5ns。

安立公司的37369C和安捷倫公司的8720ES等矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀。這些矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀多適用于同頻系統的測試，對于變頻系統的測試，它需要一個(gè)群時(shí)延很小的參考通道變頻器。目前，同頻和變頻帶通設備的群時(shí)延測試可采用安立公司的標量網(wǎng)絡(luò )分析儀54147A，它在增加了群時(shí)延選件后，采用直通頻響校準和測試，通過(guò)Hilbert變換，計算出相對群時(shí)延，典型誤差＜1ns。