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微波信號(hào)發(fā)生器選擇指南 信號(hào)發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間:2020-07-30    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
信號(hào)發(fā)生器在測(cè)試系統(tǒng)中有明確規(guī)定的任務(wù):模擬被測(cè)設(shè)備(DUT)在正常工作時(shí)可能遇到的信號(hào)。這種信號(hào)過(guò)去只是正弦波、脈沖或經(jīng)過(guò)模擬調(diào)制的信號(hào)。但隨著通信格式不斷發(fā)展而不再局限于簡(jiǎn)單的調(diào)幅(AM)和調(diào)頻(FM),對(duì)信號(hào)發(fā)生器的要求正變得越來(lái)越高。隨著越來(lái)越多地設(shè)備使用數(shù)字調(diào)制格式(和非傳統(tǒng)的信號(hào)格式,如跳頻和超寬帶(UWB)通信),新的信號(hào)發(fā)生器必須能夠模擬采用復(fù)雜數(shù)字調(diào)制方案的多頻信號(hào)。不僅如此,信號(hào)發(fā)生器的外形也在發(fā)生變化,從傳統(tǒng)的機(jī)架式或臺(tái)式儀器發(fā)展到了更緊湊的模塊,在曾經(jīng)是一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器占用的空間內(nèi)現(xiàn)在可以擺放多臺(tái)分立信號(hào)源。

傳統(tǒng)的機(jī)架式信號(hào)發(fā)生器仍然在執(zhí)行它們份內(nèi)的測(cè)試任務(wù),有時(shí)作為獨(dú)立的儀器,有時(shí)作為自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分,而大多數(shù)主要的測(cè)試設(shè)備制造商都能提供種類繁多的微波信號(hào)發(fā)生器,并且通常按頻率范圍來(lái)分類。選擇一款信號(hào)發(fā)生器要求匹配儀器的性能水平和實(shí)際應(yīng)用需求,而頻率范圍、輸出功率、頻率和電平切換速度以及頻譜純度等參數(shù)通常是人們做出合理選擇的關(guān)鍵。

當(dāng)然,沒(méi)有一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器能夠滿足所有測(cè)試應(yīng)用的需求,試圖提供足夠的帶寬、輸出功率、調(diào)諧速度和頻譜純度只會(huì)導(dǎo)致高昂的、可能超過(guò)大多數(shù)(如果不是全部)預(yù)算的價(jià)格。因此,大多數(shù)商用的信號(hào)發(fā)生器在銷售時(shí)會(huì)劃分為寬帶、通用儀器(如10MHz至18GHz)或“特定頻帶”儀器(覆蓋用戶感興趣的特定頻率,如用于衛(wèi)星通信和電信應(yīng)用的3.7GHz至4.2GHz和5.9GHz至6.4GHz)。本文將重點(diǎn)討論比較傳統(tǒng)的寬帶測(cè)試信號(hào)源。后續(xù)文章將介紹其它一些信號(hào)發(fā)生器類型,包括任意波發(fā)生器(AWG)和矢量信號(hào)發(fā)生器(VSG)。

在第一類具有寬調(diào)諧范圍的信號(hào)發(fā)生器內(nèi),Giga-tronics公司的2550B型產(chǎn)品(圖1)僅憑一臺(tái)儀器和一個(gè)(2.4mm)連接器就覆蓋了2GHz至50GHz的頻率范圍,并且通過(guò)一個(gè)選項(xiàng)還可以把頻率范圍擴(kuò)展至10kHz。2500B系列中還有其它一些信號(hào)發(fā)生器,分別覆蓋10kHz至2.5GHz、2GHz至8GHz、2GHz至20GHz、2GHz至26.5GHz和2GHz至40GHz的頻率范圍,所有這些信號(hào)發(fā)生器都具有0.001Hz的頻率調(diào)諧分辨率。這些信號(hào)發(fā)生器可以提供許多對(duì)衛(wèi)星測(cè)試應(yīng)用來(lái)說(shuō)極有價(jià)值的特性,包括大輸出功率、較快的切換速度和低相位噪聲。標(biāo)配下的輸出功率在20GHz以下超過(guò)+20dBm,穩(wěn)定到500MHz以下的新頻率所需的時(shí)間不到550μs,幅度穩(wěn)定時(shí)間不到500μs。10GHz載波,1kHz偏移時(shí)的相位噪聲是-102dBc/Hz;10GHz載波,10kHz偏移時(shí)的相位噪聲是-108dBc/Hz,在50GHz范圍內(nèi)諧波通常小于-30dBc,雜散通常小于-50dBc。


圖1:2550B型信號(hào)發(fā)生器具有寬調(diào)諧范圍,標(biāo)準(zhǔn)頻率范圍是2GHz至50GHz,并可擴(kuò)展至10kHz。

在了解了有關(guān)頻譜純度的這些指標(biāo)后,還需要注意,性能水平是頻率的函數(shù),特別是在比較不同制造商的信號(hào)發(fā)生器時(shí)。以2550B型為例,從100MHz直到39.6GHz范圍內(nèi)的諧波通常是-50dBc,在更高和更低頻帶諧波性能則較低。同樣,在直到10.1GHz的頻率范圍內(nèi),雜散性能可達(dá)-66dBc,在10.1GHz至39.6GHz范圍內(nèi)雜散性能可達(dá)-54dBc。這些性能水平不僅是基頻振蕩器、基準(zhǔn)振蕩器、產(chǎn)生信號(hào)發(fā)生器微波頻率所用的頻率合成方法的函數(shù),而且是產(chǎn)生最高頻帶所用的乘法方案的函數(shù)。

其它寬帶臺(tái)式信號(hào)發(fā)生器包括安捷倫科技公司(Agilent Technologies)的MXG和PSG儀器、Anritsu公司的MG37000A系列信號(hào)發(fā)生器和羅德與施瓦茨公司(R&S)的R&S SMF100A微波信號(hào)發(fā)生器。所有這些信號(hào)發(fā)生器都包含達(dá)到毫米波頻率的版本,并具有很好的輸出功率和優(yōu)秀的頻譜純度。例如,MXG系列信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍為100kHz至20GHz、31.8GHz或40GHz,并且都具有0.01Hz頻率分辨率。20GHz以下的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率為+11dBm,20GHz至40GHz的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率為+7dBm,另有選項(xiàng)可將20GHz以下的輸出功率提升至+18dBm,將20GHz至40GHz范圍的輸出功率提升至+12dBm。

當(dāng)工作在一系列編程頻率(列表模式)時(shí),作為衡量切換到特定分辨率內(nèi)的新頻率所需時(shí)間的指標(biāo)——頻率穩(wěn)定時(shí)間或切換速度在5ms或5ms以下(在比較這些數(shù)字時(shí),認(rèn)識(shí)到不同制造商可能使用不同的穩(wěn)定時(shí)間定義很重要)。作為一個(gè)可選功能,切換速度可以被加速到典型的600μs。與許多典型的信號(hào)發(fā)生器一樣,標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)的輸出電平可以降低至約-20dBm,利用選配的內(nèi)部步進(jìn)衰減器還可以降低到-90dBm。相位噪聲典型值是-98dBc/Hz(6GHz或12GHz載波,20kHz偏移)。20GHz以下的諧波典型值為-60dBc,20GHz至40GHz的諧波典型值為-56dBc。而24GHz以下的雜散典型值為-50dBc,24GHz到40GHz時(shí)的雜散典型值是-45dBc。MXG信號(hào)發(fā)生器擁有大量調(diào)制選項(xiàng),包括調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)、相位調(diào)制和脈沖調(diào)制。

E8257D是安捷倫PSG信號(hào)發(fā)生器系列產(chǎn)品中的一種,這一系列產(chǎn)品的頻率范圍覆蓋從250kHz至20GHz、31.8GHz、40GHz和67GHz,并且所有產(chǎn)品在連續(xù)波(CW)工作模式下具有0.001Hz頻率分辨率,在掃描或列表模式下具有0.01Hz分辨率。標(biāo)準(zhǔn)頻率穩(wěn)定時(shí)間小于9ms,20GHz以下的信號(hào)輸出電平達(dá)+20dBm。在標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)產(chǎn)品中這些輸出功率可以降低至-20dBm,在帶可選步進(jìn)衰減器的產(chǎn)品中輸出功率可以降低到-110或-135dBm。相位噪聲典型值為-107dBc/Hz(20GHz載波,1kHz偏移),而20GHz以下的諧波為-55dBc,40GHz以下的雜散典型值為-58dBc。

羅德與施瓦茨公司的R&S SMF100A微波信號(hào)發(fā)生器具有一個(gè)非常容易使用的前面板顯示屏,上面有菜單選擇和測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置(圖2)。標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)產(chǎn)品的頻率范圍從1GHz至22GHz,可以通過(guò)一個(gè)選項(xiàng)擴(kuò)展至100kHz,還可以通過(guò)另一個(gè)選項(xiàng)擴(kuò)展至43.5GHz。頻率分辨率是0.001Hz,典型的穩(wěn)定時(shí)間是2ms。20GHz以下的輸出功率約為+12dBm,標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中可以降低至-20dBm,帶內(nèi)部步進(jìn)衰減器配件的產(chǎn)品可降低至-130dBm。10GHz載波,20kHz偏移時(shí)的相位噪聲典型值為-115dBc/Hz;20GHz載波,20kHz偏移時(shí)的典型值為-109dBc/Hz。22GHz以下的諧波典型值為-55dBc,21GHz以下的雜散典型值為-56dBc。


圖2:R&S SMF100A微波信號(hào)發(fā)生器可調(diào)諧至22GHz,具有一個(gè)非常簡(jiǎn)單的前面板顯示屏

Anritsu公司的MG37020A是另一款寬帶臺(tái)式信號(hào)發(fā)生器,是專為自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)系統(tǒng)等要求更快切換速度的應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。該產(chǎn)品覆蓋10MHz至20GHz的頻率范圍,切換速度為100μs,可在10GHz以下的范圍內(nèi)提供高達(dá)+19dBm的輸出功率,在10GHz至20GHz的范圍內(nèi)提供高達(dá)+17dBm的輸出功率。通過(guò)選配的步進(jìn)衰減器可以將輸出功率降低至-110dBm。10GHz載波,1kHz和10kHz偏移時(shí)的相位噪聲典型值是-92dBc/Hz;20GHz載波,1kHz和10kHz偏移時(shí)的相位噪聲是-86dBc/Hz。20GHz以下的諧波典型值是-50dBc,20GHz以下的雜散典型值是-40dBc。

為節(jié)省桌面空間,許多制造商開(kāi)發(fā)出了更加緊湊的信號(hào)發(fā)生器,比如來(lái)自AnaPico公司的APSIN20G。這款信號(hào)發(fā)生器的尺寸為4.21x6.77x8.66英寸(106x172x220mm),重量?jī)H有6磅(2.5kg),但功能十分齊全(圖3),在10MHz至20GHz范圍內(nèi)具有0.1MHz的頻率分辨率(可以通過(guò)選項(xiàng)將低頻延伸至100kHz)。輸出功率在-20dBm至+7dBm范圍內(nèi)能以0.01dB分辨率調(diào)整,使用衰減器選件時(shí)輸出功率可低至-90dBm。這種微型信號(hào)發(fā)生器提供了一個(gè)通用串行總線(USB)端口,通過(guò)這個(gè)端口可連接至個(gè)人電腦。同時(shí)提供了一個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換器,工作電壓是+6VDC,工作電流為2.5A。該信號(hào)發(fā)生器還可以用電池工作,因而非常適合便攜式測(cè)試應(yīng)用。


圖3:這臺(tái)微型信號(hào)發(fā)生器可調(diào)諧到20GHz,可以用電池組工作。

APSIN20G在10GHz載波,1kHz偏移時(shí)的相位噪聲是-100dBc/Hz,在10GHz載波,20kHz偏移時(shí)的相位噪聲是-108dBc/Hz。20GHz以下的諧波性能優(yōu)于-50dBc,20GHz以下的雜散典型值是-40dBc。在列表或掃描模式下的頻率切換速度典型值是100μs。APSIN20G還擁有種類廣泛的調(diào)制格式,包括AM、寬帶FM、相位調(diào)制、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)、頻率啁啾和脈沖調(diào)制。

April Instrument公司在以小尺寸提供直到26.5GHz的高信號(hào)發(fā)生性能方面也享有很高聲譽(yù)。例如該公司的8004型產(chǎn)品,可以在2GHz至26.5GHz范圍內(nèi)提供1MHz的分辨率,輸出功率在25GHz以下可達(dá)+8dBm。所有載波偏移20kHz時(shí)的相位噪聲為-80dBc/Hz,雜散典型值為-60dBc。

Vaunix Technology公司省去了信號(hào)發(fā)生器的顯示屏,他們?cè)O(shè)計(jì)的Lab Brick綜合測(cè)試源提供一個(gè)USB端口和基于計(jì)算機(jī)的圖形化用戶界面(GUI)。這個(gè)GUI軟件隨每個(gè)Lab Brick配的記憶棒發(fā)售。Lab Brick屬于緊湊型信號(hào)發(fā)生器,尺寸為4.90x3.14x1.59英寸,重量不到1磅,有多種型號(hào)可供選擇,頻率覆蓋范圍分為4GHz至8GHz(型號(hào)LMS-802)、5GHz至10GHz(型號(hào)LMS-103)和8GHz至12GHz(型號(hào)LMS-123)。所有型號(hào)具有100Hz頻率分辨率、100μs的頻率切換速度和+10dBm的輸出功率。Lab Brick提供脈沖調(diào)制,可執(zhí)行相位連續(xù)頻率掃描。

最后,為實(shí)現(xiàn)更小的信號(hào)發(fā)生器,并提供多種用途,美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI)的NI PXI-565x系列信號(hào)發(fā)生器采用了PXI模塊化格式,因此可以在機(jī)架式機(jī)箱中搭建出一套緊湊型測(cè)試系統(tǒng),尺寸相當(dāng)于傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器。NI PXI-545x發(fā)生器覆蓋500kHz至6.6GHz的頻率范圍,切換速度小于2ms,并支持多種調(diào)制格式。
實(shí)例解說(shuō)高頻信號(hào)發(fā)生器使用方法

     高頻信號(hào)發(fā)生器是測(cè)量各種接收機(jī)的靈敏度,和選擇性參數(shù)上的一種器件,主要主振級(jí)(載波發(fā)生器)發(fā)生器,內(nèi)調(diào)制振蕩級(jí)(調(diào)制信號(hào)發(fā)生器),調(diào)制級(jí),和輸出級(jí)等組成。先由主振級(jí)產(chǎn)生的高頻正弦波信號(hào),經(jīng)調(diào)至級(jí)進(jìn)行幅度調(diào)至至輸出級(jí),由內(nèi)部的衰減電路衰減后輸出。(下圖為高頻信號(hào)的組成圖)

   

    今天小編將以市面上的一款高頻信號(hào)器為例,來(lái)具體介紹一下它的性能和使用方法:    1.主要性能指標(biāo):    (1)頻率范圍:0.1~40MHz,數(shù)顯,誤差0.1%。    (2)輸出幅度:最大IV(有效值),穩(wěn)幅,數(shù)顯,連續(xù)可調(diào)。    (3)輸出阻抗:50n。    (4)調(diào)制方式:內(nèi)1kHz,調(diào)頻,頻偏100kHz,連續(xù)可調(diào);調(diào)幅,深度0~5%,連續(xù)可調(diào)。    (5)低頻輸出:1kHz,失真度小于1%;輸出幅度,最大2.5V(有效值),連續(xù)可調(diào),哀減10~40dB。    2.面板展示和按鍵說(shuō)明圖:

    

 

    3.使用方法    ①接通電源a,預(yù)熱5min左石。    ②音頻信號(hào)的使用。將輸入/輸出開(kāi)關(guān)d彈出,根據(jù)需要設(shè)置音頻頻率和幅度。選擇開(kāi)關(guān)b,按進(jìn)為400Hz,彈出為1kHz;選擇開(kāi)關(guān)c,同時(shí)按進(jìn)為30dB,同時(shí)彈出為OdB。并可同時(shí)用細(xì)調(diào)e輸出適當(dāng)幅度,插座f輸出音頻信號(hào)。    ③高頻信號(hào)的使用。調(diào)幅h及調(diào)頻j彈出,開(kāi)關(guān)〇選擇合適擋,并調(diào)節(jié)頻率n觀察頻率顯示s使其達(dá)到需要的頻率,同時(shí)調(diào)節(jié)k觀察幅度顯示q使其達(dá)到需要的幅度,衰減開(kāi)關(guān)可對(duì)輸出幅度衰減,插座m輸出高頻信號(hào)。    ④調(diào)幅信號(hào)的使用。    -內(nèi)調(diào)幅。輸入/輸出開(kāi)關(guān)d彈出,調(diào)幅開(kāi)關(guān)h按進(jìn),旋轉(zhuǎn)調(diào)幅度旋鈕g可調(diào)節(jié)調(diào)幅的深度,并可根據(jù)高頻信號(hào)的使用方法,調(diào)節(jié)調(diào)幅波的載波的頻率和幅度,插座m輸出已調(diào)幅的波形。    -外調(diào)幅。    輸入/輸出開(kāi)關(guān)d按進(jìn),將外調(diào)幅信號(hào)輸入低頻輸出插座f,調(diào)幅開(kāi)關(guān)h按進(jìn),旋轉(zhuǎn)調(diào)幅旋鈕g可調(diào)節(jié)調(diào)幅波的深度,并可根據(jù)高頻信號(hào)的使用方法,調(diào)節(jié)調(diào)幅波的載波的頻率和幅度,插座m輸出已調(diào)幅的信號(hào)。    ⑤調(diào)頻信號(hào)的使用。    -內(nèi)調(diào)頻。    輸入/輸出開(kāi)關(guān)d彈出,調(diào)頻開(kāi)關(guān)j按進(jìn),旋轉(zhuǎn)調(diào)頻寬度旋鈕i可調(diào)節(jié)調(diào)頻波的頻偏,并可根據(jù)高頻信號(hào)的使用方法,調(diào)節(jié)調(diào)頻波的載波頻率和幅度,插座m輸出已調(diào)頻的波形。    -外調(diào)頻。    輸入/輸出開(kāi)關(guān)d按進(jìn),將外調(diào)頻信號(hào)輸入低頻輸出插座f,調(diào)頻開(kāi)關(guān)j按進(jìn),旋轉(zhuǎn)調(diào)頻寬度旋鈕i可調(diào)節(jié)調(diào)頻波的頻偏,并可根據(jù)高頻信號(hào)的使用方法,調(diào)節(jié)調(diào)頻波的載波頻率和幅度,高頻插座m輸出已調(diào)頻的波形。

標(biāo)簽: 高頻信號(hào)發(fā)生器
高頻信號(hào)發(fā)生器 實(shí)例解說(shuō)高頻信號(hào)發(fā)生器使用方法_高頻信號(hào)發(fā)生器 中文名稱:信號(hào)發(fā)生器
英文名稱:signal generator
定義:一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào),常用作測(cè)試的信號(hào)源或激勵(lì)源的設(shè)備。

使用方法:

選用與驗(yàn)電器相同電壓等級(jí)的驗(yàn)電信號(hào)發(fā)生器。手持驗(yàn)電器工作部分(驗(yàn)電器頭)將發(fā)生器的電極頭接觸被測(cè)驗(yàn)電器的電極頭,按動(dòng)“工作”開(kāi)關(guān),此時(shí)驗(yàn)電器發(fā)出聲光信號(hào)表明驗(yàn)電器的性能完好,如無(wú)聲光指示表明驗(yàn)電器有故障,應(yīng)修理或更換后使用。檢測(cè)近電報(bào)警安全帽時(shí)只須將高壓信號(hào)發(fā)生器的電極頭靠近報(bào)警器按動(dòng)“工作”開(kāi)關(guān)即可。

注意事項(xiàng):

1.信號(hào)發(fā)生器設(shè)有“電源指示”,使用時(shí)指示燈不亮,應(yīng)更換電池后再使用。
2.信號(hào)發(fā)生器不用時(shí)應(yīng)放在干燥通風(fēng)處,以免受潮。 


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