一种射频功放“谐波+互调”复杂非线性测量方法

提出了一种针对射频功放在调制信号激励下的"谐波+互调"复杂非线性测量方法。利用超低占空比Pulsed-RF信号驱动SRD脉冲发生器,该方法能够获得一种特殊的脉冲序列作为相位参考信号,并用于构建新型的非线性矢量网络分析仪NVNA测量装置。该相位参考信号能够在原有的各次谐波频点附件生成大量高频谱分辨率的调制谱线,从而保证NVNA实现"谐波+互调"复杂非线性的测量表征。实验表明,该方法在各次谐波频段可测量不少于180个有效频点,相位谱测量准确度可以达到±1°,能够获得射频功放在调制信号激励下的时频域行为特性。     

可用于混频器表征的非线性矢量网络分析仪

非线性矢量网络分析仪(NVNA)是一种针对射频微波器件非线性行为表征的测量装置,通过引入一个相位参考信号实现复杂被测对象的相位谱测量,目前主要用于功率放大器(PA)的表征和建模研究。提出了一种基于双相位参考结构的NVNA改进方案,并尝试用于混频器的非线性行为表征研究。该方案采用一个"步进式"的多频正弦信号作为"主"相位参考,以实现高频谱分辨率的多频段测量,同时引入第2个低频谱分辨率的"辅助"相位参考提供各测量频段的相位同步。该方案能够显著提高测量装置的信噪比,具备对多频段、"调制+谐波"复杂被测对象的测量表征能力。实验表明,该方案可以提供小于±0.2°相位谱测量稳定度,能够进行混频器在复杂调制状态下的相位和谐波失真特性分析。     

67 GHz宽带谐波相位参考及其定标技术

作为非线性矢量网络分析仪的重要参考测量通道,谐波相位参考能够提供多频点、多波量以及复频率下的绝对相位测量能力。设计了基于共面波导非线性传输线方案的原型谐波相位参考样机,并提出了基于EOS光电采样系统的完整谐波相位参考定标技术,主要包括时基失配、平均去噪、相位对准、连接器失配与示波器复频率响应修正等流程。定标实验结果表明,原型样机能够在1 GHz功率27 d Bm信号激励下输出半峰值脉宽为22 ps的周期脉冲序列,其频带覆盖范围超过67 GHz,并在超高次谐波频点上拥有小于±10°的相位精度与小于±5°的相位可重复性。最后将原型样机装配到非线性矢网中,通过测量2 GHz信号激励下超窄时域脉冲发生器的输出时域信号,并将之与采样示波器测量结果进行比对,结果证实了谐波相位参考设计与定标技术的有效性与正确性。     

基于协方差矩阵的VNA/NVNA/LSNA测量不确定度传播规律与分析方法研究

为了对微波元器件和无线系统的前端进行表征,矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)、非线性矢量网络分析仪(nonlinear vector network analyzer,NVNA)和大信号网络分析仪(large siginal network analyzer,LSNA)是最为常用的频域测量平台,对其测量结果的不确定度分析是仪器与计量领域中当前研究的热点之一.根据这3种仪器的测量原理和校准理论,首次归纳出了此类频域测量平台的不确定度传播规律,并针对“多频点、多变量、复量值”测量条件下变量间的高度相关性,提出了一种通用的基于协方差矩阵的不确定度分析方法及流程.在国产VNA产品和自主构建的NVNA原型样机上对脉冲信号的测量实验表明,该方法与忽略互相关信息的不确定度分析结果存在显著差异,其有效性和准确性可以通过Monte Carlo仿真得到验证.     

功率谱密度约束下多频激励的非线性失真研究

多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究,给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果,并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先,通过仿真发现,二阶非线性时,由具有 Schroeder 相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布,而不是和一类失真分量反相。其次,通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化,解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后,发现了具有 Schroeder 相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。     

功率谱密度约束下多频激励的非线性失真研究（英文）

多频激励信号通过放大器后产生的非线性失真对测量准确性具有较大影响。本文对功率谱密度约束下的多频激励信号产生的非线性失真进行了定量和定性的研究,给出了不同谱线间隔、非线性阶数、谐波相位和频率分布下的数值计算结果,并从三个方面进一步阐释了非线性失真的作用机制。首先,通过仿真发现,二阶非线性时,由具有Schroeder相位的多频激励信号产生的二类失真分量的相位为随机分布,而不是和一类失真分量反相。其次,通过计算一类失真分量、二类失真分量以及总失真的变化,解释了通过对多个具有随机相位的多频激励信号产生的非线性失真求平均来减小二类失真分量影响的测量方法。最后,发现了具有Schroeder相位的多频激励信号所产生非线性失真的特殊分布机制。本文的研究对准确评估和深入理解非线性失真具有重要意义。     

基于混频器的非线性矢量网络分析仪双端口校准方法

基于混频器的非线性网络分析仪(NVNA)是一种新型的非线性网络测量平台。介绍了该平台的结构、原理、误差模型和经典校准流程。结合NVNA的时不变测量特性,提出了2种新的双端口校准方案——Absent Thru和Blind Thru,并给出了具体的校准流程。在新研制的NVNA原型样机上的实验表明,新方案与经典Unknown Thru方法的校准结果相一致。新方案丰富了双端口NVNA校准手段,为NVNA的误差模型合理性以及校准结果准确性提供了有效的检验手段。     

超视距宽带信号同步测量技术研究

本文提出了一种新颖的超视距条件下信道的宽带信号同步测量技术。首先在发射端和接收端各利用一台基带信号发生器产生相同频率的宽带步进频率信号。然后,通过两台锁定于同一颗卫星的GPS时钟频率参考源,输出极高稳定度的10 MHz信号作为基带信号发生器的外参考源,使得宽带信号的相位保持一致。接下来,利用GPS时钟频率参考源产生的秒脉冲信号作为触发信号,保证基带信号发生器和矢量网络分析仪同步发射和接收信号。通过对宽带信号的频域响应进行逆傅里叶变换,间接获得了信道的时域脉冲响应。实验在相距几十 km 的海面利用蒸发波导作为传输信道。通过对信道的衰落特性多径时延分布情况的观测与分析,该方法可获得200 MHz带宽信号的频域响应,比相同条件下时域测量的信号带宽提高10倍,等效的时域脉冲宽度达到5 ns,实验结果验证了技术的有效性。     

基于相位谱测量的脉冲调制信号频域测量方法

传统的脉冲调制射频(Pulsed RF)信号普遍采用时域、包络域测量手段进行测试。本文则提出了一种全新的频域测量方法：通过在非线性网络分析仪平台上测量脉冲调制信号的幅度谱和相位谱,经过频谱缝合和外推等处理获得其完整的频谱信息,从而重构出时域波形和包络。实验表明,该频域测量方法的相位谱测量准确度能够达到±1°,通过频谱外推能够获得平滑的时域包络。和传统的时域、包络域测量手段相比,该方法继承了频域测量高动态范围的优势,能够获得更好的测量精度。     

EMAT非线性高次谐波提取方法与电路设计

由于电磁超声换能器(EMAT)非线性高次谐波信号微弱且通常湮没于基频和噪声信号中,EMAT高次谐波信号的提取对于提高EMAT纳米级微结构缺陷非接触原位检测精度、降低检测成本具有重要的作用。文中研究了脉冲激励下EMAT微弱信号宽带前置放大后时域和频域信号特征,分析了EMAT接收信号超外差调频放大方法以及非线性高次谐波信号幅值、相位提取的互相关锁相检波方法的理论基础,并针对实测的EMAT信号进行了高次谐波提取分析。同时,研究了EMAT非线性高次谐波提取电路设计方法。研究结果对深入研究开发EMAT非线性检测器具有重要的理论和实际意义。