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Mischer sind frequenzumsetzende Komponenten – das Eingangssignal hat eine andere Frequenz als das Ausgangssignal. Ein Mischer hat drei Anschlüsse: HF (Hochfrequenz), LO (Lokaloszillator) und ZF (Zwischenfrequenz). Daher wird zur Charakterisierung eines Mischers in der Regel ein Vektornetzwerkanalysator mit vier Messtoren benötigt. Die wichtigsten Testparameter sind die Umsetzdämpfung, die Isolation und die Reflexion. Andere relevante Parameter sind der Oberwellenanteil, der 1-dB-Kompressionspunkt und die Intercept-Punkte. Die Bedeutung dieser verschiedenen Eigenschaften hängt von der konkreten Mischeranwendung ab.
Im Fall eines Abwärtsmischers für ein Empfängersystem, das auf einem niedrigeren Leistungspegel arbeitet, sind Oberwellen- und Kompressionspunktmessungen weniger entscheidend. In Produktionsumgebungen sind die Testkosten ein wesentlicher Aspekt. Während eines Funktionstests werden deswegen nur die wichtigsten Parameter geprüft.
Lösung von Rohde & Schwarz
Manche Mischer benötigen keinen externen Lokaloszillator, da sie über einen eingebetteten internen LO verfügen. Solche Mischer haben daher nur zwei Anschlüsse: HF und ZF. Diese Art von HF-Mischern mit eingebetteten Lokaloszillator wird häufig in der Satelliten- und Militärindustrie eingesetzt. Ein Testaufbau für Mischer mit zwei Anschlüssen ist einfacher.
Abb. 1: Testaufbau mit dem FPC1500
Der FPC1500 kann zur Messung der wichtigsten Performance-Testparameter eingesetzt werden: Umsetzdämpfung, Isolation und Reflexion (Rückflussdämpfung).
Applikation
Die Umsetzdämpfung ist ein Maß für die Effizienz des Mischers bei der Frequenzumsetzung von HF nach ZF. Sie gibt die Differenz zwischen dem HF-Leistungspegel am Eingang und dem ZF-Leistungspegel am Ausgang an.
Ein Spektrumanalysator mit Mitlaufgenerator-Funktionalität ermöglicht skalare Transmissionsmessungen. Für den FPC1500 Mitlaufgenerator ist eine Frequenzumwandlungsoption verfügbar, sodass dieses Gerät ideal für Messungen an Mischern ist.
Umsetzdämpfung (Conversion loss)
Abb. 2: Durchführung der Messung
Die Frequenzquelle (RF) beginnt den Sweep ab der LO-Frequenz, während der Analysator das untere Seitenband
der IF misst (blau).
Abb. 3: Messergebnis
Messergebnis eines Mischers mit einem internen 636,5-MHz-LO.
RF to IF conversion loss measurement by applying +636.5 MHz offset
on tracking generator
S11 RF input reflection
measurement in dB
S11 RF input reflection measurement in a Smith chart
Abb. 4: HF-Mischermessung eines Mischers mit internem 636,5-MHz-LO. Gemessen mit dem FPC1500
Isolation
Die Isolation ist ein Maß für die Signalkopplung zwischen den Anschlüssen eines Mischers. Die HF-ZF-Isolation ist der Dämpfungswert zwischen HF und ZF. Dieser Wert gibt an, mit welcher Dämpfung das HF-Eingangssignal in die ZF übertragen wird. Zur Bestimmung des Werts wird einfach mit dem auf die HF-Frequenz eingestellten Analysator am ZF-Anschluss gemessen.
Reflexion
Reflexionsmessungen geben Aufschluss über die Qualität der Impedanzanpassung an einem bestimmten Anschluss. Normalerweise wird für S-Parameter-Messungen wie die S11-HF-Eingangsreflexion ein Vektornetzwerkanalysator benötigt.
Dank seines einzigartigen Konzepts und der internen VSWR-Brücke lassen sich mit dem FPC1500 Spektrumanalysator Eintor-Vektor-Reflexionsmessungen durchführen. Der Screenshot in der Mitte von Abb. 4 zeigt die S11-Rückflussdämpfung eines Mischers in dB und der rechte Screenshot von Abb. 4 die Eingangsimpedanz des Mischers in einem Smith-Diagramm.