使用微波系統分析儀測量衛星的端到端群時延

就像幾乎所有電信系統一樣，對衛星系統的帶寬要求也越來越高，原因是在這些鏈路上承載的互聯網業務、數字電視和其它數字業務量在不斷攀升。結果衛星運營商被迫徹底地使用直到頻帶邊緣的所有可用帶寬，而頻帶邊緣的信號質量由于傳輸路徑上的衛星轉發器和地面系統中使用的濾波器等元件而有所下降。

　　現有衛星轉發器典型配置下的信道帶寬在36MHz至72MHz范圍內——取決于具體的衛星系統——雖然更新系統配置的帶寬達幾百MHz也并不少見。由于在這些信道的頻帶邊緣時延變化幅度會增加，因此很可能導致信號失真或信號惡化。為了確定信號失真或惡化的總量，測量這些轉發器信道帶寬內的相對群時延就顯得非常重要。為了采取精確的補償措施從而避免可能出現的數據混亂，這種時延測試是必須的。

　　為了無差錯的傳輸信息，要求在感興趣帶寬內有平坦的幅度響應和線性的相位響應。群時延平坦度指標可以用來衡量相位線性度，該指標的測量有多種方法。兩種最常用的方法是直接相位和包絡時延（調制時延）。大多數矢量網絡分析儀通常使用直接相位方法，雖然這些儀器可以提供很高的精度，但在表征頻率轉換設備時非常復雜。成熟的微波系統分析儀可以克服這些問題。這種儀器將頻譜分析儀中的接收機用作已調諧的標量輸入，并采用包絡時延測量技術。

　　微波系統分析儀（MSA）

　　微波系統分析儀（MSA）通常是整合了一臺頻譜分析儀與一臺源和標量綜合分析儀的儀器，并且增加了頻率調制和包絡群時延選件。因此這種微波系統分析儀可以測量頻率轉換設備和網絡，還能對元件和子系統進行群時延測量。

　　微波系統分析儀中的源和接收機可以相互獨立，這樣激勵源可以工作在一個頻率，而接收機在另一個不同的頻率接收。由于群時延測量來源于調制包絡，調制又能通過頻率轉換得以保留，因此可以實現直接表征，不需要訪問本地振蕩器，也不需要在測試裝置中使用外部混頻器和振蕩器。

圖1：為了獲得最佳的衛星鏈路性能，有必要測量和精確補償在頻段邊緣由群時延引起的失真。

　　使用MSA進行群時延測量和校準

　　為了測量群時延，先要用一個已知的低頻信號對源進行頻率調制，然后將結果應用到待測設備（DUT）。在通過DUT后，信號被解調，將恢復出的低頻信號的相位與原始調制信號的相位進行比較就可以得到群時延結果。包絡時延是調制信號帶寬內群時延的平均值。調制信號的帶寬被稱為測量孔徑，需要小于群時延的變化才能獲得精確的測量結果。絕對群時延測量的上限等于正負調制頻率周期的一半。

　　校準MSA內的固有時延可以用簡單的直通連接非常快速的完成，如圖2所示。這對頻率轉換設備的測試精度可能有些影響，但在大多數情況下這種精度的少許下降不是問題。使用“黃金標準”技術可以達到更高的精度，這種方法先要測量一個完美表征過的元件，然后再與DUT進行比較，這將在下一部分進行詳細介紹。

圖2：微波系統分析儀的直通線校準