微波信號發(fā)生器的三個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用

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。在測試和驗(yàn)證階段，設(shè)計(jì)者通常首先選擇通過模擬信號源驗(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)余量或測試結(jié)果，但事實(shí)往往并非如此。例如，對于測試最新技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工程師，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。而在帶有長電纜的大型測試裝置中，信號源的輸出功率經(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高端射頻及微波信號發(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，而不需做任何折中。這款新型微波信號發(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）。要測試此類轉(zhuǎn)換器的性能，時(shí)鐘及測試信號源的指標(biāo)必須超出被測設(shè)備的無雜散動(dòng)態(tài)范圍。純凈的時(shí)鐘信號則可以為DAC的模擬輸出信號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，其噪聲級別提高10dB到18dB。圖1顯示實(shí)際測量結(jié)果甚至更低。

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

要實(shí)現(xiàn)高采樣率以及高ENOB，需要寬帶噪聲極低的信號源。寬帶噪聲極低的時(shí)鐘信號不會使ADC采樣輸入信號的信噪比（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源才能將寬帶噪聲控制在該水平。

測試ADC通常需要兩個(gè)信號源： - -個(gè)針對被測設(shè)備的時(shí)鐘，另-一個(gè)針對模擬信號。該微波信號發(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，可實(shí)現(xiàn)輸出時(shí)鐘信號與主頻率合成器信號之間的極高相位穩(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)和測試高端雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，射頻信號源的相位噪聲通常會限制檢測靈敏度。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。

圖2 ：在10GHz下測量的R&S SMA100B的單邊帶相位噪聲性能。

測試?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)測量

測試大功率放大器時(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6GHz型號）的功率電平，之前市面上的任何其他通用信號發(fā)生器都不具備此性能。

圖3 ：測量到的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。對于最高6GHz的信號發(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，操作起來十分簡單。對于臺式操作，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。