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矢量网络分析仪检测S低噪放的群时延(GD),这招儿很重要!
Easy-key /2019-01-19 阅读量:3196

群时延(Group Delay,GD)是什么?简单地讲,群时延是某频率范围内的群信号通过系统设备或者网络的传输时间,单个频率的信号不存在群时延。形象地讲,群可以看成是由各种频率的波叠加形成的一个波包络,群延迟就是波包络的延迟。数学地讲,群时延是相位φ关于角频率ω的梯度,即GD=-d φ(ω)/dω=-dφ(f)/2πdf,用微分近似表示就是GD=-Δφ/2πΔf。

群时延的物理意义?群时延反映的是器件(可以是链路,也可以是混频器、功放、低噪放等设备)对带内每个频点信号相位的影响,当群时延是恒定值时,波包络的形状不会发生变化,信号无失真;反之,则各个频率的波延迟不同,组成的波包络形状发生变化,造成信号失真。

为什么检测群时延?以北斗卫星导航定位系统为例,该系统通过测量时延进行测距,此时对系统自身时延进行零值校准就显得非常重要。在系统设备拷机测试期间,我们一般会进行24小时或者更长时间的群时延检测,记录群时延的稳定度,比如要求群时延的变化控制在几纳秒或者零点几纳秒之内。

下面利用矢量网络分析仪(Vector network analyzer)检测设备群时延,以检测S波段低噪放的群时延为例。检测S低噪放群时延之前要对同轴电缆连同矢网一起进行校零,即同轴电缆两端分别接入矢网Port1和Port2,校零之后再将同轴电缆接入要检测的设备。为了行文清爽,本文暂不介绍校零过程,将于本公众号下期发文时再介绍。


第一,校零之后,将矢网Port1出来的同轴电缆接入S低噪放输入端,S低噪放输出端的同轴电缆接入矢网Port2(如下图),同时将矢网的开始频率(Start Frequency)和结束频率(Stop frequency)设置到S低噪放频带范围上,将功率(Power)不妨设置为-20dBm,将Marker1标记到中心频率上。同时不妨根据S低噪放增益大小给低噪放加一定量衰减(本文设置S低噪放衰减20dB),关于这些基础设置详见本公众号2019年1月5日的发文。




第二,在矢网面板上按Display-->Trace Format-->Group Delay,此时屏幕右上角就会显示中心频率2.25GHz,群时延37.0879ns。



第三,为了显示更加合理,按Scale,将分辨率(Resolution)设为10ns/Div,参考值(Reference Value)设为30ns,这些设置根据实际情况而定,都是为了显示更加合理。



第四,过一段时间再观察,发现群时延变为37.2313ns,与刚才观察的结果相差了0.1434ns(37.2313ns减去37.0879ns),说明群时延基本不变,S波段射频信号经过该低噪放不会失真。



(文章来源:“航天派”公众号,作者:辛进)

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