混频器是所有超外差接收机(Rx)的基本元件之一,但对其进行评估则决非易事,即使利用功能强大的矢量网络分析仪(VNA)也是如此。用来测量混频器的相位和群时延特性的一些方法实质上都很繁琐、费时且容易出错。为了解决这个问题，Agilent公司针对其PNA系列矢量网络分析仪提出了新的校准方法，以降低或消除表征混频器和变频器中一些长期存在的问题。该校准方法可用于E8362B, E8363和E8364B矢量网络分析仪（频率覆盖范围为10MHz~20GHz、40GHz和50GHz）,还可用于新推出的E8361A网络分析仪（频率覆盖为10MHz~67GHz）。
67GHz的E8361A (图1)非常适合卫星通信、点对点数字无线通信、宽带无线接入和OC-768(40Gb/s)光通信系统用的无源元件与子系统制造商使用。该仪器拥有早先PNA系列分析仪的全部特点和功能，包括在1kHz带宽内的迹线噪声<0.03dB、在67GHz处的动态范围 >90dB以及每个扫描点的测量速度<26 s。与所有PNA系列仪器相似， E8361A也是建立在Windows 2000操作系统的基础上，为操作者提供了熟悉的操作环境以及多种连通选择，并允许程序在分析仪的内部或外部运行。
频偏测量功能在分析仪中是作为硬件和固件解决方案加以实施的。硬件提供进行基本频偏测量的能力，包括混频器的变频损耗、互调失真（IMD）以及谐波响应和寄生响应。固件将混频器的测量过程自动化，使对混频器测量缺乏深入了解的用户能精确、迅速地进行设定、校准并测量他们的器件。固件先进的校准选择包括变频损耗、相位和群时延的矢量修正，以及有匹配修正的绝对功率测量。与目前采用的其它方法相比，这两种校准选择均能提高测量过程的总精度。
任何基于混频器的超外差接收系统都要求系统中的混频器具有良好控制的幅度、相位和群时延响应。测量幅度响应（变频增益或变频损耗）特性属最简单的测量。然而，变频相位和群时延仍然难以进行高精度和高重复性测量，测量过程中所使用的测试布置需要多个外部元件，并需要进行多次连接和再连接。这个过程会产生失配误差和连接器重复性误差，增加了操作者出错的机会，从而使测量结果包括高的不确定度。
Agilent新推出的混频器校准适应变频损耗以及相位和群时延测量要求，它只需要较少外部元件和连接，是一种极其精确而相当简单的方法。通过与常用来测量混频器相位或群时延的另外两种方法进行比较，会对此有最好的理解。
第一种方法要求设计人员在三对混频器上进行三次测量。通过求解由三次测量形成的三个线性方程，计算出每个混频器的幅度和相位响应。该法利用了上变频和下变频，并在各对混频器之间接入中频（IF）滤波器，以使无用的混频产物不再进行二次变频。方法还假定混频器中至少有一个是互易混频器（在上变频时的变频损耗和群时延与下变频时的相同）。它最明显的缺点是必须完成三组测量，且混频器对必须与滤波器重新连接。由于连接器的重复性加上滤波器与混频器对之间以及混频器与测试设备之间的失配效应，所以可能在不知不觉间将误差引入测量过程。
另一个用于测量混频器群时延特性的常用方法是利用端接短路器的空气线测量混频器的回波损耗，再对响应进行时域变换。从由于空气线长度本身引起的延迟中减去带短路器时的响应延时，便给出混频器双向延迟。此法已被证明只适用于宽带混频器，而延迟分辨率受时域分辨率的限制。此外，延迟响应为和频分量与差频分量响应的组合，测量要求使用互易混频器。方法的有利方面是不需要附加的混频器或将本振锁定到任何一个测试信号上。
用于PNA系列分析仪的Agilent方法是一种矢量修正混频器校准法，它采用反射测量来全面表征混频器/滤波器对，而无需任何附加混频器。然后，将校准混频器/滤波器对同短路器、开路器、负载和直通标准件一起用于对测试系统进行校准。之后，测试系统便能用来测量任何被测混频器或变频器的变频损耗、变频相位和绝对群时延。该方法可测量互易或非互易混频器和变频器，校准过程和对外部测试设备（如用作被测件本振的信号源）的控制均能实现高度自动化。
以往，对混频器特性的测量除过程漫长外，设计人员的仪器界面通常会给工作带来混乱。为了弥补这一不足，Agilent新变频固件将给出清爽明晰的画面，而无需用户输入模糊不清的数值，所有的数值都在一个屏面上。通过在单一的对话框输入数值（图2a示出一次变频器件的情况，图2b示出二次变频器件的情况），所有的数值都在一个地方呈现。固件确保这些数值都处在可接受范围内，并在必要时提供帮助。
矢量-混频器校准方法分两步进行。首先，用户对具有互易特性的混频器/滤波器特性进行测量。随后，这个混频器就成为用来校准测试系统的一个辅助的直通标准件。完成这一步之后，测试系统便能对几乎任何互易或非互易混频器或变频器进行测量，而无需重新连接该校准混频器。同时，还提供有关校准混频器的输入和输出匹配信息。这些信息可用来消除测试系统输入端和输出端上的失配误差。由于在混频器校准过程中无需进行多次混频器连接，所以，作为测量误差源的连接器重复性遂被消除。
采用传统方法来测量群时延的测量系统存在固有的匹配不良。为了降低测试系统的失配，要求不惜使用衰减器。衰减器将引起测试系统动态范围和校准稳定性的严重恶化。在推出Agilent矢量-混频器校准方法之前，还未提出对校准混频器或参考混频器的输入和输出失配进行修正的方法，因此，失配不可能加以确定。矢量校准方法是目前唯一能用于修正整个测试系统输入和输出失配效应的一种实用方法，它能对被测混频器或变频器进行精确的传输和反射测量。
为了展示这一新方法的优越性，可以采用传统的网络分析仪测试步骤。在这个过程中，首先对混频器自身进行测量，然后使用空气线。它是一段低损耗、匹配良好的延迟线。在理想的测量情况下，测试系统应给出混频器变频损耗减去准确的空气线损耗。失配效应对测量应带来最小波动。利用空气线标量和矢量所完成的测量结果表明，标量测量中的波动比矢量校准中的波动大一个量级。