利用DSP技术的双正交微波测试系统

　　1 引言

　　幅相测试系统是天线、RCS测试和微波网络测试所必需的重要设备，目前正向着高精度、高智能化方向发展。在这一领域，比较具有代表性的是美国SA公司的Model 1795系列接收机和美国HP公司的HP8510C矢量网络分析仪和HP8530微波接收机等，这些设备构成都比较复杂，而且价格很高。

　　这里介绍的幅相测试系统是由北航电磁工程实验室在九十年代研制，并经过不断改进后得到的，它具有体积小、成本低、技术指标高以及使用灵活的优点。该系统采用的设计方法已经获得了专利。

　　当前，基于DSP内核的嵌入式系统已经成为现代信息网络技术应用的基础技术，利用DSP高速信号处理能力，现在的测量仪器正向着实时、高效的特点发展。对本系统所做的改进工作也遵循了这一发展趋势。

　　2 宽带双正交微波幅相测试系统

　　2.1 系统组成

　　系统的组成结构如图1所示。其最大特点是没有采用传统的锁相技术，而是利用了一路参考信号，这样就可以将被测相位因为本振源的不稳定产生的误差在IQ解调时抵消掉，使相位测量在很长一段时间里都能保持较高的稳定度，这是本系统的一大优势所在。

　　2.2 系统原理

　　系统的基本原理是基于两次正交解调，将测量信号和参考信号降到音频信号，利用数字信号处理的方法提取出测量信息。基本原理如下：

　　设被测信号和参考信号分别为：

　　混频器1输出的中频信号经音频调制后与混频器2的输出信号进行IQ解调，得到两路音频信号：

　　式中，ω2、øm分别为音频调制信号的频率和相位。

　　2路信号经过90°移相，并通过增益调节后与1路信号求和，最后得：

　　式(8)代表图1中合电路的实际输出信号，它的振幅Uc与被测信号的振幅Ui成正比，它的相位包含被测信号的相位øi 。该信号与音频本振信号一起进入信号输出单元，通过A/D采集进入计算机进行数字信号处理，可得被测信号幅度和相位的相对测量结果。

　　3 误差分析

　　在系统的组成中，包括两次模拟90°移相变换，这就可能引起移相不准，产生相位测量误差。

　　Q路中频放大后，信号经过IQ解调及两次模拟移相后变为：

　　其中，Δα1为第一次移相误差，Δα2为第二次移相误差。

　　同时,在这里我们要讨论的是Δα1、Δα2对被测相位øi和幅度|uc|的影响，而øm、ør都是固定常数，所以不失一般性，假设øm、ør为0。

　　幅度和相位分别为：

　　(i)如果假设Δα2=0,Δα1≠0,则