變頻群時延的測試

關鍵字： 矢量網絡分析儀 安立

通信工程中常用來描述信號相位失真的參量--群時延（也稱為包絡時延）的定義為：網絡的特征相移對頻率變化曲線的斜率。當網絡的相頻特性為直線時，群時延Td為常數，通過網絡各種頻率的信號受到同樣的延時，結果便不 會產生相位失真和調幅波的包絡失真。當相頻特性為非線性時Td便不為常數。欲求某個頻率f上的群時延，只要在測試頻率兩邊取f1和f2兩點的頻率和相位數據，便可求得群時延。也就是從物理意義上說，某一頻率的群時延表示以該頻率為中心的一個很窄頻帶內信號通過系統(tǒng)或網絡的傳輸時間，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：

可利用矢量網絡分析儀直接測出系統(tǒng)的相頻特性，并計算出群時延。此時，

通常，矢量網絡分析儀的頻率間隔為500kHz時，群時延測試誤差＜1.2ns，頻率間隔為100kHz時，群時延測試誤差＜4ns。如

2. 調頻/調幅法：

當信號在傳輸過程中沒有包絡失真時，系統(tǒng)的包絡時延就等于系統(tǒng)的群時延。利用這一特性，采用較小的調制頻率Ω，使系統(tǒng)在ωc±Ω帶寬內無包絡失真，從而實現(xiàn)群時延的測量。

其原理是：測試儀器用較低的基帶信號對高頻載波進行調頻/調幅，此調頻/調幅波通過被測系統(tǒng)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，檢測各個頻率點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延。為了避免慢漂移的影響，將晶體振蕩器與基帶信號進行相位鎖定，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)點是被測系統(tǒng)更接近實際情況，其相位檢測是在低頻，測試精度較高。同時，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(tǒng)。

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

安立公司的37369C和安捷倫公司的8720ES等矢量網絡分析儀。這些矢量網絡分析儀多適用于同頻系統(tǒng)的測試，對于變頻系統(tǒng)的測試，它需要一個群時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延測試可采用安立公司的標量網絡分析儀54147A，它在增加了群時延選件后，采用直通頻響校準和測試，通過Hilbert變換，計算出相對群時延，典型誤差＜1ns。