基于光子谐波混频的宽带微波矢量网络分析仪docx

V - ECTOR网络分析仪(VNA)是核心测试分析仪器之一，广泛应用于表征微波器件、感测或图像、肿瘤检测等，可以执行电缆测试以进行故障排除，从而提高语音和数据通信的质量并降低停机率。

在医学领域，它们也被用于解决人类癌细胞的检测、断层扫描或健康监测和护理的感知。目前商用vna的最大可测频率为67 GHz，采用专用外置变频器可达到数百GHz的频率。

vna基于多级微波混频，其中高频信号被下变频为中频(IF)信号，用于进一步的信号处理和分析。然而，多级微波混频在较宽的频率范围内，特别是在数百GHz以上的频率范围内，要实现良好的线性度、杂散度和效率是一个挑战。外置变频器大大增加了系统的运行复杂性和整体成本。此外，电子vna还面临镜像信号的抑制、本振(LO)信号的泄漏和IQ平衡的维持等挑战。

Xiaoen Chen提出了一种基于光子谐波混频的宽带微波矢量网络分析仪，可以降低对带宽和采样率等电气设备的要求^[1]。单音射频(RF)信号作为被测设备(DUT)的入射信号。在连续波(CW)光上调制本振(LO)微波信号所产生的光谐波，从而调制DUT的响应信号。经过光电探测器(PD)调制光谐波后，DUT的响应信号被下转换为中频(IF)信号。从中频信号中可以得到被测件在该频率处的散射参数(S参数)。

然后在中频固定的情况下，对LO和RF信号进行同步扫频，得到一个频率范围内的散射参数(S参数)。实验证明，在2.2 ~ 20.2 GHz范围内测量了15 GHz低通滤波器(LPF)的S参数。通过采用高次谐波，实现了4.2 ~ 40ghz可测频率范围的扩展。在16 kHz的等效分辨率带宽(RBW)下，该方案的动态范围(DR)超过63 dB。该方法为宽带高DR微波VNAs的研究提供了一种微波光子途径。

1.Xiaoen Chen , Min Ding , Lei Pan ,et al.Wideband Microwave V ector Network Analyzer Based on Photonic Harmonic Mixing[J].IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTA TION AND MEASUREMENT, 2023, 72: 8003908.

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