時延變頻群的測試

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(luò)時延）的定義為：網(wǎng)絡(luò)的特征相移對頻率變化曲線的斜率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的相頻特性為直線時，群時延Td為常數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)各種頻率的信號受到同樣的延時，結(jié)果便不會產(chǎn)生相位失真和調(diào)幅波的包絡(luò)失真。當(dāng)相頻特性為非線性時Td便不為常數(shù)。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(shù)據(jù)，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(nèi)信號通過系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的傳輸時間，在數(shù)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(tǒng)的相頻特性，并計算出群時延。此時，

通常，矢量網(wǎng)絡(luò)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(diào)頻/調(diào)幅法：

當(dāng)信號在傳輸過程中沒有包絡(luò)失真時，系統(tǒng)的包絡(luò)時延就等于系統(tǒng)的群時延。利用這一特性，采用較小的調(diào)制頻率Ω，使系統(tǒng)在ωc±Ω帶寬內(nèi)無包絡(luò)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(diào)頻/調(diào)幅，此調(diào)頻/調(diào)幅波通過被測系統(tǒng)后，由測試儀器中的標準解調(diào)器解調(diào)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(nèi)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(diào)頻/調(diào)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(diào)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(dāng)調(diào)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(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(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(shè)備的群時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。