摘 要： 在分析双多频测试系统非线性特性的基础上，提出了一种快速获取被测件非线性特性的双多频测试方法。该方法首先按照系统的传输信号通道频率条件的方程，对系统的谐波次数、本振信号的谐波、中频频率等参数进行选择、处理，然后按照系数对频率进行扫描、积分。最后依据符合中频频率的输出功率绘出3D图像，获取系统的非线性特性。从而大大缩短了扫描时间，提高了扫描精度，更符合系统现场测试的需求，更具有实用性。
关键字：双多频测试系统； 接收机； 非线性特性； 3D图像
中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）21⁃0145⁃03
0 引 言
接收机的非线性是影响整个系统性能提高的一个很重要的因素，对其进行全面的分析和合理的测试是研究并提高接收机线性度的一个重要前提[1]。由于接收系统都在一定程度上存在着非线性失真，当回波信号到达接收机时，在系统的输出端，除了包含所需要的目标信息，还有其谐波分量，在多目标和干扰存在的情况下，还会产生交调和互调失真[2⁃3]。
传统的双多频测试系统测试被测件非线性特性时，其基本思路是对被测件注入两个或多个可控的信号，测量被测件的响应，通过对测量获取双频图表的分析和处理，分析被测件的电磁兼容特性。双多频测试往往需要对被测件进行多个待测频率范围内的扫描，测试时间较长。由于被测件常处于极端复杂的平台中，用频设备多，电磁环境恶劣，现场测试需要在较短时间内对被测件进行测量分析。本文提出的对接收系统非线性特性快速获取的双多频测试方法，旨在通过快速测试就能获取接收系统的所有非线性特性。
1 双多频测试原理
1.1 双多频测试系统介绍[4]
接收机内部的非线性器件会引起很多非线性效应，比如有阻塞、串扰、互调等。自动双频测试系统的框图如图1所示。
1.2 双多频测试系统的算法和数学模型[4]
在应用双频测试系统测量被测件非线性特性时，按照双频测量基本原理对被测件进行两个不同频率的扫描。双频测试系统中的双频信号由两个信号源通过功率合成器合成产生，其中一台信号源为快速扫描方式，扫描的频率范围为f1min～f1max，共进行[n]次扫描，另一台信号源为慢速扫描方式，扫描的频率范围为f2min～f2max，进行一次扫描，假设[f1step、][f2step]分别为快扫描信号源的扫描步进、慢扫描信号源的扫描步进，从而可知：
[n=f2max-f2minf2step] （1）
即：慢扫描信号源每步进一次，快扫描信号源从f1min～f1max扫描一次。
双频信号的扫描方式如图2所示。
根据不同的门限值可以获取不同的双频图像，就是自动双频测试的信号处理技术，双频图像处理结果将揭示被测件的电磁兼容特性。
2 接收系统非线性特性快速测量方法
当使用双频测试系统测试被测接收机的非线性特性时，其原理为：根据不同扫描频率的门限值获取不同的双频图像，双频测试系统的图表数据在以[f1，f2]为坐标轴的直角坐标系中以直线表现，通过双频图表中直线确定系数[k1]，[k2]，[kg1]，[kg2]（或[kg]），[kint]，从而判别接收机的虚假响应和互调路径。
2.1 快速测试方法描述
对于被测件为二次变频超外差接收机，其传输信号通道频率条件方程为：
式中：[k1，][k2]为两个信号源测试信号的谐波次数；[kg1，][kg2]为二次变频超外差接收机两个本振信号的谐波次数；[fg1，][fg2]为二次变频超外差接收机本振信号的频率；[kint]表示变频的类型（上变频或下变频）；[fint]为接收机中频的频率；[f0]为直接增益接收机和直接变频接收机的调整频率；[kg]为直接变频接收机本振信号的谐波次数；[fg]为直接变频接收机本振信号的一次谐波（[fg=f0]）；[L]为在双频图表数据表示的被测接收机频率通道的阶数：[L=1]表示线性通道，[L>1]表示非线性通道。
由双频测试扫描原理可知，在对被测件进行扫描时，两台信号源分别对被测件的设定频率范围进行扫描。每台信号源的描频频点为扫描频段除以步进，两台信号源共计扫描的频点为单台信号源扫描频点的平方。如果想完整的获得某型二次变频超外差接收机的带内带外非线性特性，需要很长的时间。而这样的测量时间对于外场测量几乎是不能得到保证的，因为外场测量有很多未知频段、环境因素的干扰，很难保证在同一测试环境下完整的对接收机的非线性特性进行测量。另外，根据双频测试图表中确定的系数判断接收机的虚假响应和互调路径时，由互调引起的接收机中频输出频点的数量是有限的，所以没有必要对整个接收机输出中频频带进行扫描。
新的快速双频测试方法，基于标志线技术的识别，用于可变位置、带有识别通道图像的线调整（DFD上的一条线）。相关系数由传输信号通道频率条件方程（7）决定，利用软件编程，按照接收机的传输信号通道频率条件的方程，首先对接收机的谐波次数、接收机本振信号的谐波、中频频率等参数进行选择、处理，计算出会产生的中频输出频点，将计算出的频点设置为频谱仪的中心频率。然后按照符合方程的系数先行对频率进行扫描，利用频谱分析仪的channel power测量功能进行输出功率积分。依据符合中频频率的输出功率绘出3D图像，从而判断出主要接收通道和乱真响应路径，相关的系数由传输信号通道频率条件方程决定。这样一来，仅仅需要扫描少数的点，大大缩短了双频测试时间，提高了测试精度。
2.2 测试实例
例如在对某型号二次变频超外差接收机进行双频测试测量时，需要测量接收机带内带外的非线性特性，即要求频率范围很宽。具体测量如下：
（1）选取带外频率范围为[f：]1～2.3 GHz，输出功率为-5 dBm，频谱分析仪的中心频率[fcent=45]MHz，步进[Δf=5] MHz，扫描点数为260×260=67 600，[RBW=180 ]Hz，[VBW=1.8]kHz，扫描时间为65 h。
（2）选取带内频率范围为[f：]2.3～2.5 GHz，输出功率为-20 dBm，频谱分析仪的中心频率[fcent=45]MHz，步进[Δf=5]MHz，扫描点数为[41×41=1 681，][RBW=180]Hz，[VBW=1.8]kHz，扫描时间为1.5 h。
（3）选取带外频率范围为[f：]2.5～3.5 GHz，输出功率为-5 dBm，频谱分析仪的中心频率[fcent=45]MHz，步进[Δf=5]MHz，扫描点数为201×201=40 401，[RBW=]180 Hz，[VBW=]1.8 kHz，扫描时间为38 h。
由测试数据可知，如果想完整的获得某型二次变频超外差接收机的带内带外非线性特性，需要在步进[Δf=]5 MHz时扫描104.5 h。
应用新的双频测试方法对同型号的二次变频超外差接收机进行测量，接收机的[fg1=]2 180 MHz，[fg2=]175 MHz具体测试数据如下：
（1）选取带外频率范围为[f：]1～2.3 GHz，输出功率为-5 dBm，频谱分析仪的中心频率[fcent=fint，]步进[Δf=]5 MHz，扫描点数为260×260=67 600，[RBW=180] Hz，[VBW=1.8]kHz，扫描时间为18 h。双频测试图表如图3所示。
（2）选取带内频率范围为[f：]2.3～2.5 GHz，输出功率为-20 dBm，频谱分析仪的中心频率[fcent=fint，]步进[Δf=][5]MHz，扫描点数为41×41=1 681，[RBW=180]Hz，[VBW=1.8]kHz，扫描时间为2 h。双频测试图表如图4所示。
（3）选取带外频率范围为[f：]2.5～3.5 GHz，输出功率为-5 dBm，频谱分析仪的中心频率[fcent=fint，]步进[Δf=]5 MHz，扫描点数为201×201=40 401，[RBW=180]Hz，[VBW=1.8]kHz，扫描时间为11 h。双频测试图表如图5所示。
3 结 论
由以上测试数据可得，测试共计扫描时间为31 h。其中在带外频率[f：]1～2.3 GHz，[f：]2.5～3.5 GHz扫描时间大幅减少，在带内频率[f：]2.3～2.5 GHz扫描时间有所增加。这是因为采用新的双频测试系统，对于接收机带内的虚假响应和互调路径先行计算，导致扫描时间有所增加，但在接收机带外则避免了不必要的中频频点扫描，大大缩短了扫描时间，提高了扫描精度，更符合系统非线性特性现场测试的需求，因而更具有实用性。
参考文献
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