Проблема измерения 3-ей гармоники Опции

[Олег Анатольевич]

Есть такая проблема. Возьмем любое известное коаксиальное устройство: ФП, ФНЧ, аттенюатор, ферритовый циркулятор. Есть АЧХ этого устройства измеренная на любом из известных панорамных измерителях, вплоть до векторных анализаторов цепей PNA фирмы Agilent. Нас интересует затухание перечисленных СВЧ устройств на частоте 3-й гармоники. Теперь проводим другое измерение. Берем ПРД с Pвых 100 ватт и частотой F0. Подключаем любое из перечисленных устройств и с помощью анализатора спектра, любого самого навороченного, измеряем какое затухание вносит это тестируемое устройство на частоте 3-гармоники 3хF0. Для избежания ошибки, вносимой анализатором спектра, измерения проводим через дополнительный технологический фильтр, пропускающий 3-ю гармонику практически без потерь и давящий сигнал основной частоты на 100дБ. Теперь сравним результаты, получаются совершенно другие цифры, которые никак не возможно объяснить. Так например аттенюатор -20 дБ дает всего -9дБ, ФП вместо -100дБ, дает -25дБ, -65дБ, в зависимости от точки включения фильтра и т. д. В общем полная чушь, бред. Кто что может сказать по этому поводу?

[Constantin]

Слишком много неизвестных в вопросе. Одновременно рассматриваются устройства с потенциально
невысокими IP3 (фильтры) и существенно нелинейные (циркуляторы).
Самый навороченный VNA требует самой тщательной калибровки - это раз, мощность возбуждения
в штатных режимах далеко не сто ватт - два, в штатных конфигурациях измерительных
схем источник и нагрузка (порты VNA) вполне хорошо согласованы - три. На высоких
частотах и в устройствах с большими затуханиями могут быть существенными перекрестные
проникновения сигналов (crosstalk, но они тоже могут быть учтены при калибровке).
В общем случае измерение затуханий на уровне 100 дБ может оказаться нетривиальной задачей (например, при измерении подавления в фильтрах сильно растет погрешность из-за ограниченной
направленности мостов VNA и почти полной несогласованности вне полосы пропускания).

Чтобы уверенно говорить о подавлении 3-й гармоники, нужно знать ее реальный уровень
на выходе усилителя (перед фильтром). Ее уровень может существенно измениться в зависимости
от характера нагрузки.

В общем, лучше описать конкретные схемы - можно будет обсудить более предметно,
слишком существенны разбросы в приведенных примерах.

[Олег Анатольевич]

Попробую заузить задачу. Есть коаксиальный полосовой фильтр, который на частоте 3-й гармоники дает затухание –100дБ. В этой цифре сомнения нет никакого, полная 2-х портовая калибровка с учетом изоляции на PNA анализаторе (динамический диапазон анализатора –143 дБ). Фильтр неоднократно перемерялся на разных панорамных измерителях.
Теперь если на данный фильтр подать сигнал с выходной мощностью 100Вт частотой 3-й гармоники (3xF0) и мерить анализатором спектра, то сомнений нет, затухание в тестируемом фильтре будет те же –100дБ.
Но если подавать 100Вт сигнал с частотой F0, а измерения проводить анализатором спектра на частоте 3-й гармонике (3xF0), то и начинается всякая ерунда. Любой ПРД содержит кроме основного сигнала и гармоники. В данном случае у ПРД уровень 3-й гармоники -70 дБ. И я ее хочу убить фильтром, чтобы анализатор спектра ее не видел. Но получается, что я ее в такой схеме давлю всего лишь на 25 дБ. Для избежания ошибки вносимой АС, измерения провожу через дополнительный технологический фильтр, пропускающий 3-ю гармонику практически без потерь и давящий сигнал основной частоты на 100дБ.
И подобная ерунда отмечается и на более простых СВЧ элементах. Простой аттенюатор на –20 дБ. На панорамнике –20дБ на 3-й гармонике, -10дБ при измерениях с ПРД и анализатором спектра. Уровень 3-й гармоники выдаваемый УМ стабилен.

[Constantin]

Для избежания ошибки вносимой АС, измерения провожу через дополнительный технологический фильтр, пропускающий 3-ю гармонику практически без потерь и давящий сигнал основной частоты на 100дБ.
И подобная ерунда отмечается и на более простых СВЧ элементах. Простой аттенюатор на –20 дБ. На панорамнике –20дБ на 3-й гармонике, -10дБ при измерениях с ПРД и анализатором спектра. Уровень 3-й гармоники выдаваемый УМ стабилен.

А как нагружен передатчик на основной частоте в схеме с "дополнительным технологическим фильтром"?

И я бы провел простой эксперимент - вместо входа анализатора спектра в измерительную схему
включил нагрузку, а входной кабель АС (терминированный) просто расположил рядом.
У кабелей и приборов тоже ведь конечное экранирование.

И еще - необходимо убедиться, что третья гармоника не возникает "по дороге" на
самых неожиданных элементах (ведь даже разъемы классифицируются по IP3).