陳 斌

（國(guó)家新聞出版廣電總局五五二臺(tái)，福建福州，350007）

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DX中波發(fā)射機(jī)射頻測(cè)試和測(cè)量

陳 斌

（國(guó)家新聞出版廣電總局五五二臺(tái)，福建福州，350007）

摘要：近年來(lái)，本人接觸到了很多前沿的射頻測(cè)量技術(shù)和器材，在多年維護(hù)發(fā)射機(jī)過(guò)程中接觸和參與了大量射頻測(cè)試和測(cè)量工作。在此基礎(chǔ)上，本人對(duì)各類射頻測(cè)試和測(cè)量器件以及測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法有了新的認(rèn)識(shí)，并積累了一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

關(guān)鍵詞：射頻測(cè)量

1　主要指標(biāo)

我們可以把發(fā)射機(jī)系統(tǒng)需要信號(hào)處理過(guò)程的結(jié)果進(jìn)行分類處理。當(dāng)需要信號(hào)全部通過(guò)時(shí)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就是一條天饋線系統(tǒng)，因?yàn)樗笮盘?hào)被完整地傳輸，所以損耗和帶寬是天饋線系統(tǒng)的主要指標(biāo)；如果需要將信號(hào)電平降低到一定的幅度，則這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)衰減器，從用途上看，衰減器的衰減量和精度是使用者考慮的指標(biāo)；如果要將信號(hào)放大到一定的幅度，顯而易見(jiàn)這是一個(gè)放大器，其增益和輸出功率是用戶關(guān)心的指標(biāo)。如果需要讓一些頻段內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，同時(shí)抑制其他頻段的信號(hào)，這就是濾波器，通常損耗和阻帶抑制是其關(guān)心的設(shè)計(jì)指標(biāo)。綜上所述信號(hào)處理過(guò)程決定系統(tǒng)主要指標(biāo)。

2　射頻測(cè)量系統(tǒng)

如何提高射頻的測(cè)量精度。一個(gè)典型的射頻測(cè)量系統(tǒng)是由被測(cè)器件（DUT）、測(cè)試路徑、測(cè)試儀器和測(cè)試環(huán)境四大要素組成的。首先我們來(lái)分析被測(cè)發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)特性，最容易想到的就是發(fā)射機(jī)的功率等級(jí)、載波頻率。但是發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)的調(diào)制類型是什么？調(diào)制帶寬是多少？峰值功率和平均值功率的比率是多少？這些都會(huì)影響到最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1被測(cè)器件（DUT）

被測(cè)器件可簡(jiǎn)單地分為無(wú)源和有源兩大類，在測(cè)量前必須對(duì)被測(cè)器件的各項(xiàng)特性進(jìn)行仔細(xì)的審視。

無(wú)源器件分為路由器件和調(diào)控器件。路由器件的主要作用是提供射頻通路。主要有射頻電纜、連接器和功率分配器等；調(diào)控器件則是控制射頻的幅度大小，如定向耦合器、衰減器等。無(wú)源器件比較容易處理，在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)和最大容許輸入功率條件下，無(wú)源器件的插入損耗和相位偏移都是比較穩(wěn)定的。

有源器件在測(cè)量時(shí)要格外小心。它具有一定的線性工作范圍，對(duì)輸入功率非常敏感，在不同的輸出電平下，會(huì)產(chǎn)生不同的測(cè)量結(jié)果。為了將有源器件測(cè)試輸入電平調(diào)控到檢測(cè)儀器的適合輸入電平，需要增加一個(gè)衰減器或定向耦合器。

2.2測(cè)試路徑

被測(cè)器件位于信號(hào)發(fā)生器和分析儀之間，而連接被測(cè)器件和儀器之間的橋梁是測(cè)試路徑。它主要是測(cè)試附件和測(cè)試系統(tǒng)。千萬(wàn)不能忽視這些測(cè)試附件。最好能固化這些測(cè)試附件，使之成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量系統(tǒng)。如選擇使用與儀器的最高工作頻率相符的測(cè)試電纜等并妥善保存不輕易更換。

（1）選擇正確的測(cè)試電纜和連接器

在選擇測(cè)試系統(tǒng)中電纜的規(guī)格時(shí)，要考慮插入損耗和VSWR以外，電纜的穩(wěn)定性一定要好，在我們發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)試時(shí)，絕大部分情況下電纜采用柔性電纜。雖然其成本較為昂貴，但柔性電纜易于多次彎曲而且能保持性能。使用時(shí)還需要注意：接頭和電纜連接部位的工藝會(huì)影響電纜的使用壽命。在這部位，電纜和接頭之間有一個(gè)硬接觸點(diǎn)，很容易造成電纜的斷裂。因此要仔細(xì)維護(hù)和使用。

①要用任何鉗子來(lái)固定射頻連接器

對(duì)于具有六角形螺帽插頭的射頻連接器都有適合的每種尺寸扳手，而圓形的螺帽則只能用手裝拆。

②射頻連接器的清潔

要用蘸有酒精的棉簽來(lái)清潔連接器。

③要將校準(zhǔn)件中的射頻轉(zhuǎn)接器用于普通測(cè)試

校準(zhǔn)件中的轉(zhuǎn)接器，如N(f-f)和SMA(f-f)，這類精密轉(zhuǎn)接器的回波損耗的典型值小于-34dB，只能用于S參數(shù)測(cè)量的直通校準(zhǔn)。

④用完畢要給連接器戴上保護(hù)帽

那些外螺紋的連接器，如N(f)和SMA(f),容易被磨損，如果不小心掉在地上，螺紋很容易發(fā)生變形。因此，用完后最好隨手給連接器戴上塑料保護(hù)帽，同時(shí)還起到防塵的作用。

⑤掌握正確的操作姿勢(shì)

從儀器上插拔測(cè)試電纜組件時(shí)，一定要抓在接頭上；千萬(wàn)不能抓電纜根部往外拉。這樣很容易造成電纜和接頭連接處的故障。電纜組件故障中這類故障占很大比例。

⑥使用中在區(qū)別公制和英制連接器

在采購(gòu)和使用中，應(yīng)注意這一點(diǎn)。

（2）用衰減器和放大器來(lái)修正測(cè)試通路

在射頻測(cè)量中，衰減器可能是除了電纜以外應(yīng)用最廣泛的器件了。射頻衰減器是一種無(wú)源器件，其基本作用是降低射頻信號(hào)的幅度。本文主要描述固定衰減器，又稱集總參數(shù)衰減器（其尺寸小于工作波長(zhǎng)的1/10）。射頻衰減器的主要指標(biāo)：衰減量用于描述傳輸過(guò)程中從衰減器一端到另一端的信號(hào)減小的量值，即S21參數(shù)。我們經(jīng)常使用的是屬于帶有散熱片的的75dB衰減量的大功率衰減器。頻率響應(yīng)是衰減器的重要指標(biāo)，如在發(fā)射機(jī)諧波測(cè)量中，衰減器的頻率響應(yīng)指標(biāo)將會(huì)影響到諧波測(cè)量的相對(duì)值誤差。VSWR即S11/S22參數(shù)。衰減器由于其存在衰減特性的緣故。這種特性可被用于射頻系統(tǒng)的阻抗匹配。主要表現(xiàn)在以下兩方面：改善信號(hào)發(fā)生器或頻譜分析儀的失配損耗；改善網(wǎng)絡(luò)分析儀的插入損耗和測(cè)量精度。

（3）正確理解和使用測(cè)試濾波器

在測(cè)量中，濾波器的基本作用是保留需要的信號(hào)，濾除不需要的信號(hào)。從發(fā)射端來(lái)看，濾波器可以保證輸出信號(hào)的頻譜純度，如濾除信號(hào)源或放大器的輸出諧波和雜散；而從接受端來(lái)看，濾波器可以濾除不需要的信號(hào)，從而提高測(cè)試設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍，保證其工作在最佳的輸入電平。例如，當(dāng)一個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生0dBm的載波信號(hào)f1時(shí)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)-20dBm的二次諧波2f2。這個(gè)二次諧波信號(hào)是有害信號(hào)。它會(huì)影響測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。解決方法是在其通路上設(shè)一個(gè)低通濾波器，有用的載波信號(hào)被衰減了0.5dB，而二次諧波則被抑制了40dB。實(shí)際應(yīng)用在頻譜分析儀測(cè)試通路前面可采用可調(diào)濾波器濾除信號(hào)源的諧波或者濾除頻譜分析儀的大信號(hào)等，其連接方式有反射式和吸收式兩種。

3　測(cè)試儀器

常用的射頻測(cè)量?jī)x器有信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等。信號(hào)發(fā)生器分為連續(xù)波信號(hào)發(fā)生器和矢量信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器的指標(biāo)主要有相位噪聲、輸出信號(hào)的幅度精度、頻譜純度和頻率精度等。頻譜分析儀主要用來(lái)精確幅度測(cè)量，目前可以做到±0.5dB。它的幅度測(cè)量不僅與其參數(shù)的設(shè)置有關(guān)而且與被測(cè)信號(hào)的大小有關(guān)。有關(guān)測(cè)試儀器的選擇需要根據(jù)實(shí)際需求參照相關(guān)制造商的產(chǎn)品說(shuō)明書科學(xué)地選擇和操作。

4　測(cè)試環(huán)境

要完成一項(xiàng)正確的射頻測(cè)量，測(cè)試環(huán)境也是需要考慮的因素。這里所說(shuō)的測(cè)試環(huán)境是指測(cè)試中的電磁兼容性、測(cè)試通路的設(shè)計(jì)和具體連接等方面。

電磁環(huán)境要求盡量不要在其它電磁干擾強(qiáng)環(huán)境下測(cè)量。

測(cè)試通路設(shè)計(jì)過(guò)程：首先，要從主饋線或饋管中取出測(cè)試信號(hào)；其次，要取出頻帶那么寬的信號(hào)必須采用寬帶的定向耦合器或者寬帶衰減器，同樣測(cè)試電纜和連接器也必須是寬帶的；最后要計(jì)算取樣信號(hào)的幅度大小以適應(yīng)頻譜分析儀的要求，如果需要檢測(cè)微弱信號(hào)，還可能要增加濾波器和低噪聲放大器來(lái)配合完成測(cè)試。

測(cè)試系統(tǒng)連接操作決定了被測(cè)器件的位置、各器件之間的隔離、接頭的連接力矩等因素。當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)中存在大功率時(shí)，大功率通路最好遠(yuǎn)離檢測(cè)出來(lái)的小信號(hào)通路。另外接頭的連接最好借助專用的力矩扳手來(lái)完成。

5　總結(jié)

我認(rèn)為要完成準(zhǔn)確的射頻測(cè)量，最佳的方法是將測(cè)試系統(tǒng)加以固化。在實(shí)驗(yàn)室里搭建一個(gè)看上去不復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)，各種器件也會(huì)攤滿一桌。而在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，還要小心翼翼地保持各個(gè)器件都處于靜止?fàn)顟B(tài)。即使這樣，下次重新測(cè)量你會(huì)發(fā)現(xiàn)同一實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)與上次不同了。所以在有條件的情況下，應(yīng)將所有的測(cè)試器件都固化在一個(gè)測(cè)試機(jī)箱內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)只有被測(cè)器件的輸入和輸出兩條柔性電纜，而系統(tǒng)的所有插入損耗均已經(jīng)用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試并校準(zhǔn)。這樣的固化系統(tǒng)不用擔(dān)心器件之間的相互串?dāng)_；同時(shí)，器件之間的連接也有力矩扳手一次完成，大大提高了測(cè)試的可重復(fù)性和保持結(jié)果的一致性。

參考文獻(xiàn)

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DX transmitter RF test and measurement

Chen Bin
（State Press and Publication Administration of radio 552，F(xiàn)uzhou 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