眾所周知，射頻信(xin)號有相位的概念。相位不是射(she)頻(pin)信(xin)(xin)號的(de)特征，而(er)是共享相同頻(pin)率的(de)兩個或更多(duo)信(xin)(xin)號之間的(de)關系。然而(er)，在通(tong)信(xin)(xin)和雷達應用中，經(jing)常(chang)需要多(duo)通(tong)道信(xin)(xin)號相干(gan)（相參(can)）。本文(wen)簡(jian)要(yao)介紹了這些(xie)概念、相(xiang)(xiang)關實現方法以及常見問題，如多路相(xiang)(xiang)干源的構(gou)建、相(xiang)(xiang)干傳(chuan)輸線是(shi)否必須長(chang)度相(xiang)(xiang)等(deng)(deng)、相(xiang)(xiang)位(wei)相(xiang)(xiang)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。

具(ju)有幅(fu)度和(he)相(xiang)位信(xin)息(xi)的(de)復信(xin)號(hao)稱為矢量信(xin)號(hao)，相(xiang)位是一個相(xiang)對值的(de)概念，是信(xin)號(hao)矢量與參考矢量之間的(de)夾角。

首先了(le)解CW連續(xu)正(zheng)(zheng)弦波(bo)信號(hao)的相位概念：對于一個(ge)CW正(zheng)(zheng)弦波(bo)信號(hao)exp(-j2ft)，相位隨時間(jian)變化。

參考(kao)下圖，頻率(lv)為f的(de)正(zheng)弦波在I/Q復平(ping)面(mian)上(shang)的(de)軌跡(ji)及其在坐(zuo)標(biao)軸上(shang)的(de)投影軌跡(ji)。同相分量(liang)I=cos(2ft 0)，正(zheng)交分量(liang)Q=sin(2ft 0)。

角度=2ft 0，即正弦波的相位(wei)。在直(zhi)角復平面上，正弦波信號在單位(wei)圓上勻(yun)速(su)運動，其夾角即相位(wei)隨時間線性變化。

在射頻(pin)測(ce)試領域，連續波信(xin)號(hao)相(xiang)位測(ce)量通常測(ce)量兩個頻(pin)率(lv)相(xiang)同(tong)的(de)(de)信(xin)號(hao)的(de)(de)相(xiang)位差，或者同(tong)一信(xin)號(hao)路(lu)徑中不同(tong)位置的(de)(de)相(xiang)位差。例如，矢量網絡分析儀的(de)(de)相(xiang)位測(ce)量：

信號的相(xiang)位

相(xiang)干，也(ye)叫相(xiang)干，是指信號的相(xiang)位是連續的，相(xiang)位差(cha)是恒定(ding)的。

射頻系統(tong)工作時(shi)，各節點的(de)(de)(de)信號相(xiang)位差(cha)是恒定(ding)的(de)(de)(de)，所以(yi)(yi)系統(tong)是相(xiang)干(gan)的(de)(de)(de)。在射頻測試領域，相(xiang)干(gan)源的(de)(de)(de)另一個含(han)義是可以(yi)(yi)調整和設置多個信號之(zhi)間的(de)(de)(de)相(xiang)位差(cha)。

舉例說明(ming)了幾種雷達系統對脈(mo)沖跳(tiao)頻信號的相干要求：脈(mo)沖初始相位一致；脈(mo)沖之(zhi)間的相位保(bao)持；相位記(ji)憶，同(tong)頻點連續相位。如(ru)下圖：

相干(相參)信(xin)號

調制(zhi)信號的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位包括載波相(xiang)(xiang)(xiang)位、基帶(dai)(dai)相(xiang)(xiang)(xiang)位和本地(di)振(zhen)蕩器(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)位。在(zai)射頻系統中，通(tong)常使用普(pu)通(tong)的(de)本振(zhen)來實現(xian)本振(zhen)相(xiang)(xiang)(xiang)干。多個相(xiang)(xiang)(xiang)干源之間的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位調整一般通(tong)過(guo)數字技術實現(xian)，可以通(tong)過(guo)基帶(dai)(dai)或(huo)DDS進行調整。

多路(lu)相參信號(hao)的(de)實現

要回答這個問題，我們(men)首(shou)先需要了(le)解PLL:

如(ru)如(ru)圖，所示，PLL鑒相(xiang)器的(de)輸入(ru)頻(pin)(pin)率(lv)為(wei)fp=fR/R，輸出頻(pin)(pin)率(lv)RF鎖定到參考源頻(pin)(pin)率(lv)fp。輸出頻(pin)(pin)率(lv)RF=V N fp，相(xiang)位=2V N FP . t為(wei)PLL輸出信號的(de)相(xiang)位。

PLL的(de)輸(shu)出(chu)(chu)頻率(lv)是參考源的(de)v n/r倍(bei)，相(xiang)(xiang)(xiang)位穩定性(xing)也(ye)會下(xia)降相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)的(de)倍(bei)數(shu)。也(ye)就是說，多通道共基準鎖相(xiang)(xiang)(xiang)環的(de)輸(shu)出(chu)(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)位差不能保(bao)持完全恒定，不確定度約為基準源相(xiang)(xiang)(xiang)位穩定度的(de)v n/r倍(bei)。整數(shu)倍(bei)越(yue)小，相(xiang)(xiang)(xiang)位越(yue)穩定，相(xiang)(xiang)(xiang)干性(xing)越(yue)好。

多通道相干源的相位差穩定度由設(she)計者(zhe)定義(yi)(yi)，根(gen)據指標定義(yi)(yi)選擇共參考模式(shi)或共本振模式(shi)。

共用同一個參考(kao)頻率(lv)源(yuan)的多路PLL信號源(yuan)，是(shi)不是(shi)相(xiang)參的？

在MIMO或相控陣應用(yong)中，天線和多通(tong)道T/R組(zu)件的(de)電(dian)纜應具有嚴格的(de)一致性要求。

很多設計(ji)師(shi)要(yao)求(qiu)連(lian)接(jie)電(dian)纜等(deng)長(chang)同相，甚(shen)至提(ti)出技(ji)術和材料性(xing)能無法滿(man)足的(de)(de)不合理要(yao)求(qiu)。有離譜(pu)的(de)(de)要(yao)求(qiu)：30GHz，相位差1，也就是(shi)27m電(dian)長(chang)度.導體尺寸的(de)(de)溫度變(bian)化可能很容易突破這(zhe)個相位要(yao)求(qiu)。

與業界頂級的幅(fu)相(xiang)(xiang)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)軟電(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)(網(wang)絡分(fen)析儀(yi)用Gore測試電(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan))相(xiang)(xiang)比，40GHz長度(du)下的幅(fu)相(xiang)(xiang)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)度(du)為(wei)38 ’,相(xiang)(xiang)位穩(wen)(wen)定(ding)(ding)度(du)為(wei)7.3，無法滿足穩(wen)(wen)定(ding)(ding)相(xiang)(xiang)干的要求。這說明coherence電(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)不(bu)可能是柔性(xing)的，應該使用半鋼電(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)，老化(hua)試驗(yan)前后電(dian)(dian)(dian)纜(lan)(lan)相(xiang)(xiang)位變化(hua)較大。

相干電(dian)(dian)纜組(zu)的基(ji)本要(yao)求：半鋼(gang)電(dian)(dian)纜；需要(yao)一些時(shi)間來磨煉；電(dian)(dian)纜制(zhi)造中不一定要(yao)嚴格要(yao)求長(chang)度和(he)相位相等(deng)，但(dan)電(dian)(dian)長(chang)度之差應在1/4波長(chang)以(yi)內(即相位差為90)。關鍵是t

多(duo)(duo)通道相干本振的設計應通過放(fang)大(da)同一(yi)信號源(yuan)的功率(lv)并將其分成多(duo)(duo)個(ge)(ge)通道來實現，而不(bu)是(shi)共用(yong)多(duo)(duo)個(ge)(ge)PLL參考(kao)。一(yi)些制造(zao)商提供(gong)本地振蕩器輸(shu)(shu)入和輸(shu)(shu)出(chu)接口(kou)。建議用(yong)戶使(shi)(shi)用(yong)同一(yi)個(ge)(ge)本振功分和輸(shu)(shu)出(chu)并聯(lian)。當射頻頻率(lv)較高時(shi)，它們不(bu)應串聯(lian)和級聯(lian)，這會使(shi)(shi)相位一(yi)致性變差。

多(duo)路(lu)相參的各個傳(chuan)輸電纜是(shi)否(fou)需要等長(chang)等相位處理？

多(duo)通道本地(di)振蕩(dang)(dang)器(qi)可(ke)以(yi)使用(yong)分(fen)(fen)頻(pin)(pin)或倍頻(pin)(pin)方案。高(gao)頻(pin)(pin)微波頻(pin)(pin)率的傳(chuan)輸(shu)損耗(hao)較大，所以(yi)我們一般在6GHz以(yi)下直(zhi)接傳(chuan)輸(shu)，6GHz以(yi)上(shang)采(cai)用(yong)分(fen)(fen)頻(pin)(pin)/倍頻(pin)(pin)傳(chuan)輸(shu)。RS信(xin)號源就是這(zhe)樣處(chu)理的。例如，20GHz本地(di)振蕩(dang)(dang)器(qi)發射(she)(she)5GHz，每(mei)個本地(di)振蕩(dang)(dang)器(qi)輸(shu)入端有4個倍頻(pin)(pin)器(qi)。此外，還有RFoF射(she)(she)頻(pin)(pin)光(guang)學長焦技(ji)術，以(yi)電-光(guang)-電的方式實現射(she)(she)頻(pin)(pin)信(xin)號的遠距離相干傳(chuan)輸(shu)。

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