DX中波发射机射频测试和测量

陈 斌

（国家新闻出版广电总局五五二台，福建福州，350007）



DX中波发射机射频测试和测量

陈 斌

（国家新闻出版广电总局五五二台，福建福州，350007）

摘要：近年来，本人接触到了很多前沿的射频测量技术和器材，在多年维护发射机过程中接触和参与了大量射频测试和测量工作。在此基础上，本人对各类射频测试和测量器件以及测量系统和测量方法有了新的认识，并积累了一些经验和体会。

关键词：射频测量

1　主要指标

我们可以把发射机系统需要信号处理过程的结果进行分类处理。当需要信号全部通过时，这个网络就是一条天馈线系统，因为它要求信号被完整地传输，所以损耗和带宽是天馈线系统的主要指标；如果需要将信号电平降低到一定的幅度，则这个网络就是一个衰减器，从用途上看，衰减器的衰减量和精度是使用者考虑的指标；如果要将信号放大到一定的幅度，显而易见这是一个放大器，其增益和输出功率是用户关心的指标。如果需要让一些频段内的信号通过，同时抑制其他频段的信号，这就是滤波器，通常损耗和阻带抑制是其关心的设计指标。综上所述信号处理过程决定系统主要指标。

2　射频测量系统

如何提高射频的测量精度。一个典型的射频测量系统是由被测器件（DUT）、测试路径、测试仪器和测试环境四大要素组成的。首先我们来分析被测发射机输出信号特性，最容易想到的就是发射机的功率等级、载波频率。但是发射机输出信号的调制类型是什么？调制带宽是多少？峰值功率和平均值功率的比率是多少？这些都会影响到最终测量结果的准确性。

2.1被测器件（DUT）

被测器件可简单地分为无源和有源两大类，在测量前必须对被测器件的各项特性进行仔细的审视。

无源器件分为路由器件和调控器件。路由器件的主要作用是提供射频通路。主要有射频电缆、连接器和功率分配器等；调控器件则是控制射频的幅度大小，如定向耦合器、衰减器等。无源器件比较容易处理，在整个工作频率范围内和最大容许输入功率条件下，无源器件的插入损耗和相位偏移都是比较稳定的。

有源器件在测量时要格外小心。它具有一定的线性工作范围，对输入功率非常敏感，在不同的输出电平下，会产生不同的测量结果。为了将有源器件测试输入电平调控到检测仪器的适合输入电平，需要增加一个衰减器或定向耦合器。

2.2测试路径

被测器件位于信号发生器和分析仪之间，而连接被测器件和仪器之间的桥梁是测试路径。它主要是测试附件和测试系统。千万不能忽视这些测试附件。最好能固化这些测试附件，使之成为一个标准化的测量系统。如选择使用与仪器的最高工作频率相符的测试电缆等并妥善保存不轻易更换。

（1）选择正确的测试电缆和连接器

在选择测试系统中电缆的规格时，要考虑插入损耗和VSWR以外，电缆的稳定性一定要好，在我们发射机指标测试时，绝大部分情况下电缆采用柔性电缆。虽然其成本较为昂贵，但柔性电缆易于多次弯曲而且能保持性能。使用时还需要注意：接头和电缆连接部位的工艺会影响电缆的使用寿命。在这部位，电缆和接头之间有一个硬接触点，很容易造成电缆的断裂。因此要仔细维护和使用。

①要用任何钳子来固定射频连接器

对于具有六角形螺帽插头的射频连接器都有适合的每种尺寸扳手，而圆形的螺帽则只能用手装拆。

②射频连接器的清洁

要用蘸有酒精的棉签来清洁连接器。

③要将校准件中的射频转接器用于普通测试

校准件中的转接器，如N(f-f)和SMA(f-f)，这类精密转接器的回波损耗的典型值小于-34dB，只能用于S参数测量的直通校准。

④用完毕要给连接器戴上保护帽

那些外螺纹的连接器，如N(f)和SMA(f),容易被磨损，如果不小心掉在地上，螺纹很容易发生变形。因此，用完后最好随手给连接器戴上塑料保护帽，同时还起到防尘的作用。

⑤掌握正确的操作姿势

从仪器上插拔测试电缆组件时，一定要抓在接头上；千万不能抓电缆根部往外拉。这样很容易造成电缆和接头连接处的故障。电缆组件故障中这类故障占很大比例。

⑥使用中在区别公制和英制连接器

在采购和使用中，应注意这一点。

（2）用衰减器和放大器来修正测试通路

在射频测量中，衰减器可能是除了电缆以外应用最广泛的器件了。射频衰减器是一种无源器件，其基本作用是降低射频信号的幅度。本文主要描述固定衰减器，又称集总参数衰减器（其尺寸小于工作波长的1/10）。射频衰减器的主要指标：衰减量用于描述传输过程中从衰减器一端到另一端的信号减小的量值，即S21参数。我们经常使用的是属于带有散热片的的75dB衰减量的大功率衰减器。频率响应是衰减器的重要指标，如在发射机谐波测量中，衰减器的频率响应指标将会影响到谐波测量的相对值误差。VSWR即S11/S22参数。衰减器由于其存在衰减特性的缘故。这种特性可被用于射频系统的阻抗匹配。主要表现在以下两方面：改善信号发生器或频谱分析仪的失配损耗；改善网络分析仪的插入损耗和测量精度。

（3）正确理解和使用测试滤波器

在测量中，滤波器的基本作用是保留需要的信号，滤除不需要的信号。从发射端来看，滤波器可以保证输出信号的频谱纯度，如滤除信号源或放大器的输出谐波和杂散；而从接受端来看，滤波器可以滤除不需要的信号，从而提高测试设备的动态范围，保证其工作在最佳的输入电平。例如，当一个信号源产生0dBm的载波信号f1时，同时也会产生一个-20dBm的二次谐波2f2。这个二次谐波信号是有害信号。它会影响测量系统的测试结果。解决方法是在其通路上设一个低通滤波器，有用的载波信号被衰减了0.5dB，而二次谐波则被抑制了40dB。实际应用在频谱分析仪测试通路前面可采用可调滤波器滤除信号源的谐波或者滤除频谱分析仪的大信号等，其连接方式有反射式和吸收式两种。

3　测试仪器

常用的射频测量仪器有信号发生器、频谱分析仪和网络分析仪等。信号发生器分为连续波信号发生器和矢量信号发生器。信号发生器的指标主要有相位噪声、输出信号的幅度精度、频谱纯度和频率精度等。频谱分析仪主要用来精确幅度测量，目前可以做到±0.5dB。它的幅度测量不仅与其参数的设置有关而且与被测信号的大小有关。有关测试仪器的选择需要根据实际需求参照相关制造商的产品说明书科学地选择和操作。

4　测试环境

要完成一项正确的射频测量，测试环境也是需要考虑的因素。这里所说的测试环境是指测试中的电磁兼容性、测试通路的设计和具体连接等方面。

电磁环境要求尽量不要在其它电磁干扰强环境下测量。

测试通路设计过程：首先，要从主馈线或馈管中取出测试信号；其次，要取出频带那么宽的信号必须采用宽带的定向耦合器或者宽带衰减器，同样测试电缆和连接器也必须是宽带的；最后要计算取样信号的幅度大小以适应频谱分析仪的要求，如果需要检测微弱信号，还可能要增加滤波器和低噪声放大器来配合完成测试。

测试系统连接操作决定了被测器件的位置、各器件之间的隔离、接头的连接力矩等因素。当测试系统中存在大功率时，大功率通路最好远离检测出来的小信号通路。另外接头的连接最好借助专用的力矩扳手来完成。

5　总结

我认为要完成准确的射频测量，最佳的方法是将测试系统加以固化。在实验室里搭建一个看上去不复杂的测试系统，各种器件也会摊满一桌。而在整个测试过程中，还要小心翼翼地保持各个器件都处于静止状态。即使这样，下次重新测量你会发现同一实验结果已经与上次不同了。所以在有条件的情况下，应将所有的测试器件都固化在一个测试机箱内，整个系统只有被测器件的输入和输出两条柔性电缆，而系统的所有插入损耗均已经用网络分析仪进行测试并校准。这样的固化系统不用担心器件之间的相互串扰；同时，器件之间的连接也有力矩扳手一次完成，大大提高了测试的可重复性和保持结果的一致性。

参考文献

[1] 实用射频测试和测量（第二版）朱辉电子工业出版社

[2] MCE/Weinchel. Microwave& RF components & Subsystems Catalog,4/30/02

[3] MIKE GOLIO.射频与微波手册. 孙龙详，等翻译.国防工业出版社，2006.

DX transmitter RF test and measurement

Chen Bin
（State Press and Publication Administration of radio 552，Fuzhou Fujian，350007）

Abstract：In recent years,I have been exposed to a lot of cutting-edge radio frequency measurement technology and equipment,in many years to maintain the transmitter in the process of contact and participate in a large number of RF testing and measurement work. On this basis,I have a new understanding of all kinds of RF test and measurement device and measurement system and measurement methods, and accumulated some experience and experience.

Keywords：radio frequency measurement