使用微波系統(tǒng)分析儀測量衛(wèi)星的端到端群時延

就像幾乎所有電信系統(tǒng)一樣，對衛(wèi)星系統(tǒng)的帶寬要求也越來越高，原因是在這些鏈路上承載的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、數(shù)字電視和其它數(shù)字業(yè)務(wù)量在不斷攀升。結(jié)果衛(wèi)星運營商被迫徹底地使用直到頻帶邊緣的所有可用帶寬，而頻帶邊緣的信號質(zhì)量由于傳輸路徑上的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器和地面系統(tǒng)中使用的濾波器等元件而有所下降。

　　現(xiàn)有衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器典型配置下的信道帶寬在36MHz至72MHz范圍內(nèi)——取決于具體的衛(wèi)星系統(tǒng)——雖然更新系統(tǒng)配置的帶寬達(dá)幾百MHz也并不少見。由于在這些信道的頻帶邊緣時延變化幅度會增加，因此很可能導(dǎo)致信號失真或信號惡化。為了確定信號失真或惡化的總量，測量這些轉(zhuǎn)發(fā)器信道帶寬內(nèi)的相對群時延就顯得非常重要。為了采取精確的補(bǔ)償措施從而避免可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)混亂，這種時延測試是必須的。

　　為了無差錯的傳輸信息，要求在感興趣帶寬內(nèi)有平坦的幅度響應(yīng)和線性的相位響應(yīng)。群時延平坦度指標(biāo)可以用來衡量相位線性度，該指標(biāo)的測量有多種方法。兩種最常用的方法是直接相位和包絡(luò)時延（調(diào)制時延）。大多數(shù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通常使用直接相位方法，雖然這些儀器可以提供很高的精度，但在表征頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備時非常復(fù)雜。成熟的微波系統(tǒng)分析儀可以克服這些問題。這種儀器將頻譜分析儀中的接收機(jī)用作已調(diào)諧的標(biāo)量輸入，并采用包絡(luò)時延測量技術(shù)。

　　微波系統(tǒng)分析儀（MSA）

　　微波系統(tǒng)分析儀（MSA）通常是整合了一臺頻譜分析儀與一臺源和標(biāo)量綜合分析儀的儀器，并且增加了頻率調(diào)制和包絡(luò)群時延選件。因此這種微波系統(tǒng)分析儀可以測量頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，還能對元件和子系統(tǒng)進(jìn)行群時延測量。

　　微波系統(tǒng)分析儀中的源和接收機(jī)可以相互獨立，這樣激勵源可以工作在一個頻率，而接收機(jī)在另一個不同的頻率接收。由于群時延測量來源于調(diào)制包絡(luò)，調(diào)制又能通過頻率轉(zhuǎn)換得以保留，因此可以實現(xiàn)直接表征，不需要訪問本地振蕩器，也不需要在測試裝置中使用外部混頻器和振蕩器。

圖1：為了獲得最佳的衛(wèi)星鏈路性能，有必要測量和精確補(bǔ)償在頻段邊緣由群時延引起的失真。

　　使用MSA進(jìn)行群時延測量和校準(zhǔn)

　　為了測量群時延，先要用一個已知的低頻信號對源進(jìn)行頻率調(diào)制，然后將結(jié)果應(yīng)用到待測設(shè)備（DUT）。在通過DUT后，信號被解調(diào)，將恢復(fù)出的低頻信號的相位與原始調(diào)制信號的相位進(jìn)行比較就可以得到群時延結(jié)果。包絡(luò)時延是調(diào)制信號帶寬內(nèi)群時延的平均值。調(diào)制信號的帶寬被稱為測量孔徑，需要小于群時延的變化才能獲得精確的測量結(jié)果。絕對群時延測量的上限等于正負(fù)調(diào)制頻率周期的一半。

　　校準(zhǔn)MSA內(nèi)的固有時延可以用簡單的直通連接非常快速的完成，如圖2所示。這對頻率轉(zhuǎn)換設(shè)備的測試精度可能有些影響，但在大多數(shù)情況下這種精度的少許下降不是問題。使用“黃金標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)可以達(dá)到更高的精度，這種方法先要測量一個完美表征過的元件，然后再與DUT進(jìn)行比較，這將在下一部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖2：微波系統(tǒng)分析儀的直通線校準(zhǔn)