基于直接采样的脉冲微波光子矢量网络分析仪

矢量网络分析仪(VAN)作为微波工业中必不可少的测试仪器，为射频设计和制造中的工作和性能提供了清晰的认识。VNA通常通过对被测设备(DUT)的连续刺激来进行散射参数(s参数)测量。

然而，对于在脉冲模式下工作的有源设备，如脉冲雷达系统中的放大器、乘法器和混频器，使用脉冲刺激将更为合适。除了器件级测试外，晶片测试也广泛采用脉冲测量，有效防止被测件因温度快速升高而造成的过热损坏。

近年来，微波光子学为突破电子器件和系统的局限提供了新的视角而备受关注。利用光子学的大带宽、高精度和抗干扰性，微波光子技术进一步促进了电测量。Ding等人^[1]提出一种基于直接采样的脉冲微波光子矢量网络分析仪(p-MPVNA)。所提出的p-MPVNA具有较宽的系统带宽和光学欠采样，以实现矢量叠加的异步宽带检测。较宽的系统带宽可以捕获脉冲信号的宽频谱，将连续频谱离散成多个频率分量，经异步光欠采样后混叠下来。由于脉冲信号的能量集中在主瓣，采用数字信号处理和矢量叠加的方法恢复主瓣中的频率分量，提取脉冲s参数。异步宽带检测可以缓解脱敏现象，当脉冲占空比低于10%时，系统动态范围减小为10log(占空比)，比窄带检测方法慢一半。

第二部分介绍了脉冲s参数测量原理和p-MPVNA的系统结构。通过实验验证了p-MPVNA的原理和系统性能。对脉冲微波放大器作为被测有源器件，在连续工作和脉冲工作中具有不同的增益曲线。结果与商用VNA的测量结果进行了比较。低通滤波器作为被测件进行测量，以演示动态范围随占空比的减小。

[1] Min Ding, Xiaoen Chen, Zhengtao Jin, Jianping Chen, and Guiling Wu, "Pulsed microwave photonic vector network analyzer based on direct sampling," Opt. Express 31, 3821-3830 (2023).

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