通过Cherisa Kmetovicz, Keysight Technologies (前身为安捷伦电子测量业务）
外部混频器可以帮助扩展信号分析仪的功能，因此这些仪器可以处理范围到几百千兆赫的频率。
短距离连接越来越多地使用毫米波信号。应用实例包括卫星对卫星链路、点对点无线电、安全通信以及无线音频和视频连接。测量毫米波信号在30至300ghz之间通常依赖于外部混频器的使用。混频器成为诸如微波信号分析仪等仪器的前端，绕过了输入衰减器、预选器和第一混频器。这种经济的技术可以扩展到325 GHz以上的测量。
外部混频器使用分析仪的本振(LO)的谐波向下转换输入信号。分析仪的LO输出被发送到混频器的中频(IF)输入。分析仪将输出LO信号设置为一个频率，使感兴趣的信号混合在分析仪的中频范围内。
这种方法有两个重要的权衡。首先，由于没有前置放大器，外部混合可能会降低振幅灵敏度;然而，由此产生的灵敏度可能仍然相当好。其次，它可能会增加系统相位噪声，因为LO的谐波通常比基频的相位噪声更大。
典型地，一个支持外部混频的信号分析仪在其前面板上有一个或两个额外的连接器:一个“LO输出”端口，将分析仪内部的第一个LO信号路由到外部混频器，和一个“IF在”端口，接受混频器IF输出。
这一功能的扩展是“智能混合器”，通过外部混合改善测量性能和功能。使用一个内置的USB连接，每个混频器可以识别自己的型号和序列号。它还可以提供谐波数、LO路径损耗数据和转换损耗校准数据等信息。
为了进一步简化测试设置，最新的分析仪有一个单双工端口，发送3至14 GHz的LO信号，并接收来自外部混频器的322.5 MHz IF信号。由于频率差异如此之大，一根同轴互连电缆就可以同时传送两种信号。
外部混合产品
外部混频器通常使用信号分析仪的第一个LO的高次谐波;在某些情况下，第一个LO频率在发送到外部混频器之前增加了一倍。使用更高的基频LO有助于减少混频器转换损耗，这是不可避免的，但可以通过数字补偿在分析仪显示上纠正。
LO及其谐波与输入端的所有信号混合，包括所需的输入信号和所有带外信号。这将生成可通过第一个IF和有效信号处理的混合产品。
大多数信号分析仪使用可调谐的预选择滤波器或预选择器，在不需要的信号到达混频器之前将其衰减。缺乏预选器的外部混频器将产生错误的响应或出现在分析仪显示器上的图像。一个叫做“信号识别”的功能可以处理这些不需要的工件。
一个例子将说明这是如何工作的。Keysight分析仪的IF为322.5 MHz。假设硬件是一个50-GHz信号分析仪，连接到一个未预先选择的外部混频器，覆盖50- 75 GHz (v波段)，并使用“六减”(6 -)混频器，这是由322.5 MHz中频的第六次谐波产生的两个响应中的较低的一个。
如果被测信号在62.5 GHz，正确的响应将出现在该频率，伴生混频产品将出现在指示频率61.855 GHz，这是低于真实响应645 MHz(两倍于322.5 MHz If)。
利用混频的基本特性，信号分析仪可以识别出真实的混频信号，剔除假信号。一种叫做图像移位的技术在交替扫描时恢复LO频率。返回值由方程(2 x f如果) / N f如果频率，N是给定的LO的谐波，在这里是-6。图像移位将第n次谐波移到中频频率的两倍，从而使所需的信号出现在两个重叠的显示轨迹的中心，而一个图像分量出现在正确信号的上方或下方的每个轨迹中。
这种技术的一种扩展是“图像抑制”方法。该模式使用最小保持功能进行两次扫描，这节省了每次扫描的每个显示点的较小值。第一次扫描使用正常的LO调谐值，而第二次扫描偏移基频LO的频率(2 x f如果) / N。与图像识别一样，正确的谐波会出现在显示器的同一位置，在每次扫描中产生一个高值。因为不需要的图像将在一次扫描中产生高值，在另一次扫描中产生低值，只有低值将显示。
值得注意的是，这两种信号识别方法产生正确的频率，但产生的振幅值不精确。一旦确定了正确的频率分量，下一步就是关闭信号识别模式，并通过缩小测量范围来放大信号。
为了保证振幅测量的准确，必须先输入外部混频器的校准数据。通常，混频器制造商将以表格形式提供这些数据，其中包括在混频器带的一些频率点上的dB转换损耗。这些值被输入到信号分析仪的校正表中，然后使用这些数据来补偿混频器转换损失。
这里描述的智能混频器通过USB连接自动将转换损耗信息转移到兼容的信号分析仪，从而消除了人为错误的机会。这校准信号分析仪的参考水平在外部混频器的输入。
即使工作在更高的频率，信号分析仪也必须处理各种测量和分析任务。它们包括特定应用的测量，如邻接信道功率(ACP)、噪声系数和相位噪声;执行LTE、802.11或蓝牙等行业标准定义的数字调制分析;对高度复杂的信号进行矢量信号分析。许多信号分析仪都内置了这些功能，或者通过“测量应用程序”集成到仪器接口中提供这些功能。
互补累积分布函数(CCDF)显示功率统计，是当今许多信号分析仪内置的另一个测量功能。CCDF测量提供统计信息，例如信号的瞬时功率超过平均功率一定分贝数的时间百分比。这些信息在功率放大器的设计和开发中非常重要，在设计中，功率放大器必须以最小的失真处理瞬时信号峰值，以最小化成本、重量和功耗。
信号分析仪测量的其他例子包括占用带宽、三阶截获(TOI)、谐波失真和杂散发射。在这里，基本的仪器设置，如中心频率、跨度和分辨率带宽，取决于正在测试的设备的特定无线电标准。许多现代信号分析仪有必要的设置存储在内存中，节省时间和确保准确的结果。
另一个例子是噪声系数的测量，它直接影响接收机和其他子系统的灵敏度。虽然有专门的噪声数字分析仪，但一些信号分析仪处理这些测量作为可选的功能。该选项提供了对驱动DUT输入的噪声源的控制，还包括自动化测量过程和显示结果所需的固件。
相位信息
数字调制技术利用相位和振幅信息在有限的频谱和时间段内携带更多的基带数据。这就是为什么今天的信号分析器处理相位和幅值数据，这对理解复杂调制方案的同相和正交(I/Q)分量至关重要。幸运的是，当使用外部混合时，这些信息被保留了下来。
完整的解调和分析需要矢量信号分析软件。这样就可以进行必要的测量，如误差矢量大小(EVM)，这是数字调制通信信号质量的关键指标。当然，仍然需要纯振幅测量来确定信号的特性，如平坦度、邻接信道功率级和失真。
总之，外部混合技术可用于扩展已证实的微波信号发生器和矢量网络分析仪的频率范围。这节省了时间和精力，并有助于确保有意义的度量结果。
参考文献
Keysight技术
《华盛顿邮报》分析外部谐波混合的毫米频率第一次出现在模拟集成电路提示．
了下:模拟集成电路提示，无线
