滤波器测试
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测量入射和传输电压的联结图
插入损耗Δ? ? 20 log Vtransmitted Vincident
基本的概念说明
上图为测量入射和传输电压的联结图。被测滤波器 特性的测量精度会受到所选用的测量系统（信号源和 接受机）的限制。信号源的精度、分辨率、稳定度和 谐波以及接受机的灵敏度会影响测量。
关于通过无源线性器件无失真的传输有两个关键问 题。首先，器件的幅度响应不许在使用的带宽内为固 定值。这意味着在带段内的所有信号的衰减是恒等的。 其次，器件的相位响应在同样的带宽内必须是线性的。 如下图所示。
微波试验
? 滤波器测试
滤波器测试
滤波器是通用的无源、线性、两端口器件。通常采用 扫频传输/反射测试技术来完整的表征他的特性。
虽然滤波器是一种简单的电气元件，但是它的特性在 元件测试系统中的地位是很重要的。一个带通滤波器，要 求它对于指定带宽内的信号具有最小的损耗和失真，而对 通带之外的信号，具有最大的抑制。为了精确地测试这些 特性，要求测量系统的频率和功率电平在很宽的范围内都 要非常精确。
动态范围定义为：在单次测量期间，接收机的最大 输入电平与它的噪声背景电平之间的差值。动态范围究 竟需要多大，这与所要求的测量精度有关，一般的经验 认为：测量系统提供的动态范围要大于器件的指标。在 测量过程中，可以通过以下的技术来扩大动态范围：
扩大动态范围的方法
? 用限制接收机的带宽来提高接收机对谐波、杂波 抑制度和提高灵敏度，从而提高系统的动态范围。
无失真传输的关键图
Bandwidth
Bandwidth
agnitude
φ
M
Constant Amplitude
Linear Phase
无失真传输的关键
基本的概念说明
在滤波器的带宽内偏离固定幅度响应的变化将引起信 号失真。例如，滤波器通带显影的未经修正的测量，相 对于它的中心频率具有的变化，可能引起带宽内信号衰 减的变化为2dB。
? 表示器件相频特性非线性的第二种方法是群延迟。而相 位斜率技术是一种简单而精确的测量群延迟的方法。它 是一种静态或连续波技术。通过测量两个相近间隔频率 （孔径）之间的相位差，然后计算这些点之间的斜率 （如下图所示）。
2．为了确保通带测量具有高的幅度精度，要求有 好的原始和经修正的系统特性。
3．为了进行带外低电平信号的测量，要求具有极 好的接收机灵敏度。
基本的概念说明
? 插入损耗 ：定义为传输电平除以入射电压取对数再乘 以20，以dB表示。是我们无失真传输的关键之一。
V incident
DUT V transmitted
基本的概念说明
经误差修正后的滤波器通带响应在中心频率周围的变化为。这种 平坦度性能的提高保证了幅度的失真为最小，提高了滤波器设计的可 信度，并且极大地提高了生产量。如下图所示。
经校准消除频响、失配和方向性误差
基本的概念说明
? 带外抑制
带外抑制 ：用来表征滤波器抑制带外所有信号的性 能。它正比于系统的信噪比以及误码率（ BER）。我们 在测量带外抑制时，需要注意的是，仪器的的动态范围 是决定测量带外抑制的关键因素。所以我们要先看看什 么是动态范围。
比如对于窄的信道间隔的通讯系统要求滤波器有低的 插入损耗，高的 Q值和高的频率选择性，它们必须满足更 严格的频响特性，具有较小的体积，这是对移动通信设备 中的元件最基本的要求。
对测试系统要求
为了精确和有效地测量滤波器的特性，对于 专用的测试系统，要求是：
1．为了确保频率选择性（通带至阻带跃变）、测 量的精度，要求信号源的频率精确稳定性以及频 谱纯度好。
插入相位测试连接图
Reference φ
DUT
Transmitted φ
Insertion? * ? Transmitted? ?Re ference?
插入相位测试连接图
插入相位：
? 下图显示了校准和不校准的滤波器插入相位频 响的测量。两个测量的相位相对于频率响应之 间的差别是由于包含了不校准测量中测试系统 的相位频响。在将滤波器的相位频响从测试系 统中分离出来之后，如何能更精确地测量它的 线性度或非线性Байду номын сангаас？没有高分辨率的分析仪要 分离相位失真是困难的，但是，在测量相位频 响上简单地提高垂直分辨率到“ Zoom-in ”将能 显示出绝大多数偏离地相位数据。
插入相位：
频响测量比较
插入相位：
? 测量器件地相位相对于频率响应地非线性的方法是将测 量得到的响应分成两个分量：一个线性部分和一个非线 性部分。由于线性相位响应不引起失真，可从整个测量 中消去，仅留下非线性（引起失真）相移。现在可以在 很高分辨率下来分析非线性失真。采用称为电延迟的功 能，通过数学方法，消去被测器件的线性插入相位，从 而可以进行相对于线性相位偏离的测量。
? 下图显示了使用宽带二极管检波器和用窄带调谐 式接收机进行同样的测量的比较。
? 增加信号源输出功率。信号源的输出功率增加 1dB将使系统的动态范围提高 1dB，直到接收机进 入压缩为止。
? 平均。即对多次扫描过程的处理，来消除测量中 随机误差的影响。平均的次数越多，动态的范围 也就越大。
? 减小系统分辨率带宽。这是一种点 —点的平均技 术。用来减小测量中的随机噪声的影响。系统的 带宽每减小10倍，动态范围约提高10dB。
在测量滤波器之前，先实现归一化将系统的频响从测 量中消除。在归一化后，滤波器的频响仍然存在波动。 这是由于系统的信号源和负载的匹配特性引起的。
象采用归一化将系统的频响从测量中消除一样，可以 采用矢量误差修正的数学方法，将所有系统误差从被测 件的测量中消除。这些误差是源和负载失配、传输和反 射频响、方向性和串扰。误差修正之后所显示的测量值 是三种测量显示中最精确的一种。
动态范围比较图
动态范围比较
插入相位：
? 插入相位： 通过一个无源线性器件无失真传输 的第二个关键是器件在所用带宽内的相位频响 必须是线性的。由滤波器引起的任何非线性相 位频响将引起信号失真。插入相位是在指定的 频率上，通过器件的相对相位移。它与频率有 关，是电长度的函数。
? 相位测量本质上是一个相对的测量。因此，任 何用于测量相位的测量系统都必须提供一个相 位参考信号，所有的其他测量都是相对于此测 量信号的。
插入损耗Δ? ? 20 log Vtransmitted Vincident
基本的概念说明
上图为测量入射和传输电压的联结图。被测滤波器 特性的测量精度会受到所选用的测量系统（信号源和 接受机）的限制。信号源的精度、分辨率、稳定度和 谐波以及接受机的灵敏度会影响测量。
关于通过无源线性器件无失真的传输有两个关键问 题。首先，器件的幅度响应不许在使用的带宽内为固 定值。这意味着在带段内的所有信号的衰减是恒等的。 其次，器件的相位响应在同样的带宽内必须是线性的。 如下图所示。
微波试验
? 滤波器测试
滤波器测试
滤波器是通用的无源、线性、两端口器件。通常采用 扫频传输/反射测试技术来完整的表征他的特性。
虽然滤波器是一种简单的电气元件，但是它的特性在 元件测试系统中的地位是很重要的。一个带通滤波器，要 求它对于指定带宽内的信号具有最小的损耗和失真，而对 通带之外的信号，具有最大的抑制。为了精确地测试这些 特性，要求测量系统的频率和功率电平在很宽的范围内都 要非常精确。
动态范围定义为：在单次测量期间，接收机的最大 输入电平与它的噪声背景电平之间的差值。动态范围究 竟需要多大，这与所要求的测量精度有关，一般的经验 认为：测量系统提供的动态范围要大于器件的指标。在 测量过程中，可以通过以下的技术来扩大动态范围：
扩大动态范围的方法
? 用限制接收机的带宽来提高接收机对谐波、杂波 抑制度和提高灵敏度，从而提高系统的动态范围。
无失真传输的关键图
Bandwidth
Bandwidth
agnitude
φ
M
Constant Amplitude
Linear Phase
无失真传输的关键
基本的概念说明
在滤波器的带宽内偏离固定幅度响应的变化将引起信 号失真。例如，滤波器通带显影的未经修正的测量，相 对于它的中心频率具有的变化，可能引起带宽内信号衰 减的变化为2dB。
? 表示器件相频特性非线性的第二种方法是群延迟。而相 位斜率技术是一种简单而精确的测量群延迟的方法。它 是一种静态或连续波技术。通过测量两个相近间隔频率 （孔径）之间的相位差，然后计算这些点之间的斜率 （如下图所示）。
2．为了确保通带测量具有高的幅度精度，要求有 好的原始和经修正的系统特性。
3．为了进行带外低电平信号的测量，要求具有极 好的接收机灵敏度。
基本的概念说明
? 插入损耗 ：定义为传输电平除以入射电压取对数再乘 以20，以dB表示。是我们无失真传输的关键之一。
V incident
DUT V transmitted
基本的概念说明
经误差修正后的滤波器通带响应在中心频率周围的变化为。这种 平坦度性能的提高保证了幅度的失真为最小，提高了滤波器设计的可 信度，并且极大地提高了生产量。如下图所示。
经校准消除频响、失配和方向性误差
基本的概念说明
? 带外抑制
带外抑制 ：用来表征滤波器抑制带外所有信号的性 能。它正比于系统的信噪比以及误码率（ BER）。我们 在测量带外抑制时，需要注意的是，仪器的的动态范围 是决定测量带外抑制的关键因素。所以我们要先看看什 么是动态范围。
比如对于窄的信道间隔的通讯系统要求滤波器有低的 插入损耗，高的 Q值和高的频率选择性，它们必须满足更 严格的频响特性，具有较小的体积，这是对移动通信设备 中的元件最基本的要求。
对测试系统要求
为了精确和有效地测量滤波器的特性，对于 专用的测试系统，要求是：
1．为了确保频率选择性（通带至阻带跃变）、测 量的精度，要求信号源的频率精确稳定性以及频 谱纯度好。
插入相位测试连接图
Reference φ
DUT
Transmitted φ
Insertion? * ? Transmitted? ?Re ference?
插入相位测试连接图
插入相位：
? 下图显示了校准和不校准的滤波器插入相位频 响的测量。两个测量的相位相对于频率响应之 间的差别是由于包含了不校准测量中测试系统 的相位频响。在将滤波器的相位频响从测试系 统中分离出来之后，如何能更精确地测量它的 线性度或非线性Байду номын сангаас？没有高分辨率的分析仪要 分离相位失真是困难的，但是，在测量相位频 响上简单地提高垂直分辨率到“ Zoom-in ”将能 显示出绝大多数偏离地相位数据。
插入相位：
频响测量比较
插入相位：
? 测量器件地相位相对于频率响应地非线性的方法是将测 量得到的响应分成两个分量：一个线性部分和一个非线 性部分。由于线性相位响应不引起失真，可从整个测量 中消去，仅留下非线性（引起失真）相移。现在可以在 很高分辨率下来分析非线性失真。采用称为电延迟的功 能，通过数学方法，消去被测器件的线性插入相位，从 而可以进行相对于线性相位偏离的测量。
? 下图显示了使用宽带二极管检波器和用窄带调谐 式接收机进行同样的测量的比较。
? 增加信号源输出功率。信号源的输出功率增加 1dB将使系统的动态范围提高 1dB，直到接收机进 入压缩为止。
? 平均。即对多次扫描过程的处理，来消除测量中 随机误差的影响。平均的次数越多，动态的范围 也就越大。
? 减小系统分辨率带宽。这是一种点 —点的平均技 术。用来减小测量中的随机噪声的影响。系统的 带宽每减小10倍，动态范围约提高10dB。
在测量滤波器之前，先实现归一化将系统的频响从测 量中消除。在归一化后，滤波器的频响仍然存在波动。 这是由于系统的信号源和负载的匹配特性引起的。
象采用归一化将系统的频响从测量中消除一样，可以 采用矢量误差修正的数学方法，将所有系统误差从被测 件的测量中消除。这些误差是源和负载失配、传输和反 射频响、方向性和串扰。误差修正之后所显示的测量值 是三种测量显示中最精确的一种。
动态范围比较图
动态范围比较
插入相位：
? 插入相位： 通过一个无源线性器件无失真传输 的第二个关键是器件在所用带宽内的相位频响 必须是线性的。由滤波器引起的任何非线性相 位频响将引起信号失真。插入相位是在指定的 频率上，通过器件的相对相位移。它与频率有 关，是电长度的函数。
? 相位测量本质上是一个相对的测量。因此，任 何用于测量相位的测量系统都必须提供一个相 位参考信号，所有的其他测量都是相对于此测 量信号的。