微波信號發生器選擇指南
信號發生器在測試系統中有明確規定的任務:模擬被測設備(DUT)在正常工作時可能遇到的信號。這種信號過去只是正弦波、脈沖或經過模擬調制的信號。但隨著通信格式不斷發展而不再局限于簡單的調幅(AM)和調頻(FM),對信號發生器的要求正變得越來越高。隨著越來越多地設備使用數字調制格式(和非傳統的信號格式,如跳頻和超寬帶(UWB)通信),新的信號發生器必須能夠模擬采用復雜數字調制方案的多頻信號。不僅如此,信號發生器的外形也在發生變化,從傳統的機架式或臺式儀器發展到了更緊湊的模塊,在曾經是一臺信號發生器占用的空間內現在可以擺放多臺分立信號源。 傳統的機架式信號發生器仍然在執行它們份內的測試任務,有時作為獨立的儀器,有時作為自動化系統的一部分,而大多數主要的測試設備制造商都能提供種類繁多的微波信號發生器,并且通常按頻率范圍來分類。選擇一款信號發生器要求匹配儀器的性能水平和實際應用需求,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通常是人們做出合理選擇的關鍵。微波信號發生器選擇指南
當然,沒有一臺信號發生器能夠滿足所有測試應用的需求,試圖提供足夠的帶寬、輸出功率、調諧速度和頻譜純度只會導致高昂的、可能超過大多數(如果不是全部)預算的價格。因此,大多數商用的信號發生器在銷售時會劃分為寬帶、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,如用于衛星通信和電信應用的3.7GHz至4.2GHz和5.9GHz至6.4GHz)。本文將重點討論比較傳統的寬帶測試信號源。后續文章將介紹其它一些信號發生器類型,包括任意波發生器(AWG)和矢量信號發生器(VSG)。微波信號發生器選擇指南
在**類具有寬調諧范圍的信號發生器內,Giga-tronics公司的2550B型產品(圖1)僅憑一臺儀器和一個(2.4mm)連接器就覆蓋了2GHz至50GHz的頻率范圍,并且通過一個選項還可以把頻率范圍擴展至10kHz。2500B系列中還有其它一些信號發生器,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,所有這些信號發生器都具有0.001Hz的頻率調諧分辨率。這些信號發生器可以提供許多對衛星測試應用來說極有價值的特性,包括大輸出功率、較快的切換速度和低相位噪聲。標配下的輸出功率在20GHz以下超過+20dBm,穩定到500MHz以下的新頻率所需的時間不到550μs,幅度穩定時間不到500μs。10GHz載波,1kHz偏移時的相位噪聲是-102dBc/Hz;10GHz載波,10kHz偏移時的相位噪聲是-108dBc/Hz,在50GHz范圍內諧波通常小于-30dBc,雜散通常小于-50dBc。
圖1:2550B型信號發生器具有寬調諧范圍,標準頻率范圍是2GHz至50GHz,并可擴展至10kHz。
在了解了有關頻譜純度的這些指標后,還需要注意,性能水平是頻率的函數,特別是在比較不同制造商的信號發生器時。以2550B型為例,從100MHz直到39.6GHz范圍內的諧波通常是-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,雜散性能可達-66dBc,在10.1GHz至39.6GHz范圍內雜散性能可達-54dBc。這些性能水平不僅是基頻振蕩器、基準振蕩器、產生信號發生器微波頻率所用的頻率合成方法的函數,而且是產生*高頻帶所用的乘法方案的函數。
其它寬帶臺式信號發生器包括安捷倫科技公司(Agilent Technologies)的MXG和PSG儀器、Anritsu公司的MG37000A系列信號發生器和羅德與施瓦茨公司(R&S)的R&S SMF100A微波信號發生器。所有這些信號發生器都包含達到毫米波頻率的版本,并具有很好的輸出功率和優良的頻譜純度。例如,MXG系列信號發生器的頻率范圍為100kHz至20GHz、31.8GHz或40GHz,并且都具有0.01Hz頻率分辨率。20GHz以下的標準輸出功率為+11dBm,20GHz至40GHz的標準輸出功率為+7dBm,另有選項可將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。