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微波信號(hào)發(fā)生器的三個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用

要長(zhǎng)高 ? 來源:Rohde & Schwarz ? 作者:Rohde & Schwarz ? 2022-06-21 11:21 ? 次閱讀
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在研發(fā)領(lǐng)域,設(shè)計(jì)者不斷推動(dòng)設(shè)計(jì)超越可能的極限,以期實(shí)現(xiàn)最佳性能。有時(shí)候,他們最初也不知道自己必須做出多大的努力。在測(cè)試和驗(yàn)證階段,設(shè)計(jì)者通常首先選擇通過模擬信號(hào)源驗(yàn)證設(shè)計(jì)性能。理想情況下,這種方法不應(yīng)限制設(shè)計(jì)余量或測(cè)試結(jié)果,但事實(shí)往往并非如此。例如,對(duì)于測(cè)試最新技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器工程師,他們關(guān)注的是最高的無雜散動(dòng)態(tài)范圍以及最低的寬帶噪聲。雷達(dá)工程師也要求相位噪聲盡可能低。而在帶有長(zhǎng)電纜的大型測(cè)試裝置中,信號(hào)源的輸出功率經(jīng)常捉襟見肘。

當(dāng)羅德與施瓦茨決定研發(fā)R&SSMA100A以及R&SSMF100A高端射頻微波信號(hào)發(fā)生器的下代產(chǎn)品時(shí),開發(fā)人員給自己設(shè)定了一個(gè)簡(jiǎn)單但極具挑戰(zhàn)的目標(biāo):使每項(xiàng)關(guān)鍵性能都達(dá)到最佳,因而不會(huì)有任何折中以及依存關(guān)系需要客戶做艱難的決定。最終成果:R&SSMA100B可以在最高的輸出功率下提供最純凈的信號(hào),而不需做任何折中。這款新型微波信號(hào)發(fā)生器非常適用于本文所討論的三個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用。

ADC/DAC器件測(cè)試

集成式模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器能提供更高的時(shí)鐘頻率以及有效位數(shù)(ENOB)。要測(cè)試此類轉(zhuǎn)換器的性能,時(shí)鐘及測(cè)試信號(hào)源的指標(biāo)必須超出被測(cè)設(shè)備的無雜散動(dòng)態(tài)范圍。純凈的時(shí)鐘信號(hào)則可以為DAC的模擬輸出信號(hào)提供最佳的頻譜純度。新款R&SSMA100B在1GHz載波頻率下非諧波小于100dBc,在10GHz載波頻率下非諧波小于80dBc,相比于前代產(chǎn)品,其噪聲級(jí)別提高10dB到18dB。圖1顯示實(shí)際測(cè)量結(jié)果甚至更低。

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圖1:R&S SMA100B(帶R&S SMAB-B711選件)的非諧波抑制測(cè)量值以及定義值。

要實(shí)現(xiàn)高采樣率以及高ENOB,需要寬帶噪聲極低的信號(hào)源。寬帶噪聲極低的時(shí)鐘信號(hào)不會(huì)使ADC采樣輸入信號(hào)的信噪比(SNR)下降。R&S SMA100B采用優(yōu)化的RF設(shè)計(jì)以及全新的全數(shù)字化電平控制回路,在10GHz載波頻率下寬帶噪聲通常為–160dBc/Hz,而以往需要使用一些高度專用的信號(hào)源才能將寬帶噪聲控制在該水平。

測(cè)試ADC通常需要兩個(gè)信號(hào)源: - -個(gè)針對(duì)被測(cè)設(shè)備的時(shí)鐘,另-一個(gè)針對(duì)模擬信號(hào)。該微波信號(hào)發(fā)生器提供了一一個(gè)具有超低相位噪聲以及寬芾噪聲(頻率最高6GHz )的高性能時(shí)鐘合成器選件,使測(cè)試更加便利。這個(gè)附加合成器的頻率可與主射頻頻率分開設(shè)置。通過共享公共1GHz參考信號(hào),可實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)鐘信號(hào)與主頻率合成器信號(hào)之間的極高相位穩(wěn)定性。為支持單端以及差分時(shí)鐘接口,波形、電平及DC偏置均可編程。

高端雷達(dá)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)和測(cè)試高端雷達(dá)系統(tǒng)時(shí),射頻信號(hào)源的相位噪聲通常會(huì)限制檢測(cè)靈敏度。R&S SMA100B提供若干低相位噪聲選件,甚至可以滿足最嚴(yán)苛的要求(圖2 )。在1Hz偏置以及10GHz載波頻率。下,近端相位噪聲可能低至- 60dBc/Hz (典型值)。這款信號(hào)發(fā)生器提供一個(gè)專用的YIG振蕩器選件,在10kHz至100kHz的偏置以及10GHz載波頻率下相位噪聲通常為-132dBc/Hz ,適用于要求基底脈沖相位噪聲盡可能低的應(yīng)用。R&S SMA100B推動(dòng)相位噪聲性能達(dá)到前所未有的新高度。

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圖2 :在10GHz下測(cè)量的R&S SMA100B的單邊帶相位噪聲性能。

測(cè)試?yán)走_(dá)系統(tǒng)時(shí),快速且嚴(yán)格控制的RF脈沖是至關(guān)重要的。R&S SMA100B脈沖調(diào)制器的上升/下降時(shí)間為5ns (典型值)且開關(guān)比》80dB ,適用于所有的雷達(dá)應(yīng)用?,F(xiàn)代雷達(dá)設(shè)備必須使用具有高電平精確度以及電平可重復(fù)性的量化短脈沖來測(cè)試。新款R&S SMA100B的脈沖調(diào)制器是專為此目的而設(shè)計(jì)的。該脈沖調(diào)制器可在低至數(shù)納秒的時(shí)間范圍內(nèi)提供具有高電平精確度以及電平可重復(fù)性的量化短脈沖。

微波放大器生產(chǎn)測(cè)量

測(cè)試大功率放大器時(shí),需要 足夠的驅(qū)動(dòng)功率。R&S SMA100B提供了三級(jí)輸出功率選件(圖3) ,適用于關(guān)注成本且要求嚴(yán)苛的應(yīng)用。高輸出功率選項(xiàng)+35dBm可通過選件密鑰激活,甚至可以由客戶現(xiàn)場(chǎng)激活。而工廠安裝的超高輸出功率選件則可提供最高達(dá)+38dBm (針對(duì)6GHz型號(hào))的功率電平,之前市面上的任何其他通用信號(hào)發(fā)生器都不具備此性能。

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圖3 :測(cè)量到的R& S SMA100B最大可輸出功率。

此外,由于內(nèi)置濾波器,因此可在所有輸出功率選件的高功率電平下實(shí)現(xiàn)-65dBc(典型值)的諧波抑制。R&S SMA100B獨(dú)特地將高輸出功率、低諧波和極低的寬芾噪聲相結(jié)合,不僅消除了使用外部放大器和濾波器的必要性,而且使客戶不需要使用包含多個(gè)盒子、復(fù)雜又昂貴的測(cè)試裝置。

在生產(chǎn)環(huán)境中,必須盡可能縮短因ATE系統(tǒng)維護(hù)需要或故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。對(duì)于最高6GHz的信號(hào)發(fā)生器,使用電子固態(tài)步進(jìn)衰減器十多年來一直是約定俗成的標(biāo)準(zhǔn)。R&S SMA100B現(xiàn)將這項(xiàng)技術(shù)帶入微波信號(hào)發(fā)生器領(lǐng)域,為所有頻率選件(最高20GHz )標(biāo)配了固態(tài)開關(guān),以實(shí)現(xiàn)非??焖偾覠o損耗的電平轉(zhuǎn)換。

所有這些功能都集成在一個(gè)緊湊型的19“、 2HU機(jī)殼中,極大地節(jié)省了機(jī)架空間。所有的R&SSMA100B都配有一個(gè)方便的觸摸屏以及一個(gè)易用的圖形化用戶界面,操作起來十分簡(jiǎn)單。對(duì)于臺(tái)式操作,用戶可選裝一個(gè)帶加大尺寸7“觸摸 顯示屏的19”、3HU機(jī)殼。

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