射頻信號發(fā)生器原理及提高性能的方法介紹

射頻信號發(fā)生器是我們常用的一種通用電子測試測量儀器，是射頻、微波測試和開發(fā)領(lǐng)域必須用到的一種基本測試儀器，與傳統(tǒng)的函數(shù)信號發(fā)生器不同，它主要用于產(chǎn)生射頻的連續(xù)波信號，或者是以射頻信號為載波的調(diào)制信號。射頻信號發(fā)生器可以作為激勵源，不進行任何指標的測量，而是為其他測試儀器提供正確的測試條件，以便測量被測單元的輸出信號。廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品的測試測量和各類電子實驗室的電路實驗，本文就從射頻信號發(fā)生器的原理及提高射頻信號發(fā)生器性能的5個方法做詳細介紹。

射頻信號發(fā)射器，射頻信號源射頻信號發(fā)生器原理主要組件振蕩器：射頻信號發(fā)生器中最重要的部件，接收來自控制器的命令設(shè)置輸出所需的頻率放大器：將振蕩器輸出信號放大到特定的功率電平衰減器：有助于確保射頻信號發(fā)生器輸出端的阻抗匹配，同時可以通過自動調(diào)整衰減器來保證信號源的輸出電平穩(wěn)定精度，一般衰減器的增量步進為0.1dB控制：射頻信號發(fā)生器的控制中心，控制輸出頻率、輸出功率、調(diào)制方式，同時也可以接收遠程控制命令。

現(xiàn)代頻率合成技術(shù)常應(yīng)用間接合成法，通過鎖相環(huán)路將主振源的頻率和參考頻率源的頻率聯(lián)系起來，所需硬件設(shè)備少，可靠性高，頻率范圍寬。調(diào)諧振蕩器信號經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)之后的信號和參考頻率源的信號在鑒頻/鑒相器輸出一個影響電壓，經(jīng)過環(huán)路濾波器作為調(diào)諧電壓，修正調(diào)諧振蕩器的頻率，到達穩(wěn)定狀態(tài)時，兩個頻率差為零，成為相位鎖定。環(huán)路濾波器是具有一定增益的低通濾波器，可以濾掉鑒相頻率及其諧波，以得到調(diào)諧振蕩器輸出頻率的最佳相位噪聲。

提高射頻信號發(fā)生器性能的五個方法許多經(jīng)濟型的射頻信號發(fā)生器，其技術(shù)參數(shù)已經(jīng)基本能夠滿足基礎(chǔ)應(yīng)用。但對于一些更高的專業(yè)領(lǐng)域，關(guān)鍵指標上還有些差距，那么在節(jié)省預(yù)算的前提下，怎么能夠有效地提高射頻信號發(fā)生器性能，從而拓展它的應(yīng)用范圍呢？高精度的射頻信號發(fā)生器在計量和校準領(lǐng)域也可以作為標準信號源（參考源），待校準儀器以參考源為標準進行調(diào)校。由此可看出，信號發(fā)生器可廣泛應(yīng)用在電子研發(fā)、維修、測量、校準等領(lǐng)域。

1、通過外接功率計，提高射頻信號發(fā)生器的幅度精度。受限于信號發(fā)生器本身的輸出幅度精度，以及信號發(fā)生器和被測件之間連接件的頻響特性，到達被測件的信號幅度可能會比預(yù)期具有更大的誤差。

2、通過外接高精度恒溫晶振，提高射頻信號發(fā)生器的穩(wěn)定性，并改善近端相噪水平。決定信號發(fā)生器頻率精度和穩(wěn)定性的唯一因素，就是機器使用的參考晶體振蕩器。出于成本的考慮，經(jīng)濟型的信號發(fā)生器普遍沒有采用昂貴的恒溫晶振，但是在某些特殊的測試場景，我們會非常關(guān)注信號發(fā)生器的絕對頻率精度，或者隨時間和溫度的漂移導(dǎo)致的穩(wěn)定度，這個時候只需要單獨采購一個高精度的恒溫晶振選件，作為信號發(fā)生器的外部參考，就可以有效地解決這個問題。另外，當頻率偏移小于1kHz時，信號發(fā)生器發(fā)出信號的穩(wěn)定度和相位噪聲將主要由參考時鐘決定，采用高精度的恒溫晶振，有利于改善信號的近端相噪水平。

3、通過外接低通濾波器降低射頻信號發(fā)生器的諧波和雜散信號發(fā)生器在輸出設(shè)定的基波信號的同時，會伴隨有一定幅度的諧波、分諧波和雜波信號，大多數(shù)情況下我們是不需要諧波分量的，或者說這些諧波分量的存在會對正常的測試帶來一定的干擾。我們根據(jù)實際測試情況，選擇一個合適的低通濾波器連接到信號發(fā)生器的輸出端，可以有效地過濾掉高頻的諧波分量，提高信號的頻譜純度。接入低通濾波器，難免對輸出信號的幅度和平坦度造成一定的影響，我們可以通過提高輸出信號電平和外接USB功率計的方法，對平坦度和精度進行補償。

4、通過外接功率放大器提高射頻信號發(fā)生器的最大輸出電平一般來說，經(jīng)濟型信號發(fā)生器的最大輸出電平通常不會大于20dBm，如果你想得到更大的信號功率，外接功率放大器是一個不錯的選擇。在這里需要注意的是，大信號的諧波電平通常都比較高，外接功放以后，諧波電平增長的幅度會更大，如果你對信號的頻譜純度有一定的要求，可以參考方法三，在功放后面再加一個合適的低通濾波器，從而減小諧波分量對測試結(jié)果的影響。

我們通過外接功放能夠提高信號發(fā)生器的最大輸出電平，那么外接一個衰減器，是不是能擴展信號發(fā)生器的最小輸出電平呢？答案是否定的。通常一個射頻信號發(fā)生器的最小輸出電平是由這個產(chǎn)品的硬件結(jié)構(gòu)決定的，設(shè)計方案決定了它的噪聲水平，它能夠輸出的最小信號一般要高于這個噪聲電平3~5dBm左右。在信號發(fā)生器輸出小信號的時候，外接一個衰減器，由于衰減器只會對有效信號進行衰減，而對儀器的本底噪聲不會有任何影響，這樣會使小信號低于機器的底噪，從而無法得到檢測。

5、通過外接衰減器改善射頻信號發(fā)生器的匹配信號發(fā)生器的測量不確定度，是指由于信號發(fā)生器的輸出阻抗不是理想的50Ω，使得輸出信號進入理想負載后，有一部分會被反射回去，而信號發(fā)生器又不能完全吸收這部分反射信號，其中部分反射信號會再次輸出到負載，這種來回反射會改變被測器件的有效輸入電平，從而導(dǎo)致測量的不確定性。每一個信號發(fā)生器都會有一個關(guān)鍵指標VSWR，是專門用于度量它的測量不確定度的。

改善射頻信號發(fā)生器測量不確定度的一個簡單有效方法，就是在信號發(fā)生器輸出端外接一個匹配良好的固定衰減器。當我們對某個指標有較高要求，而手上的信號發(fā)生器達不到的時候，可以使用以上的幾種方法作為臨時的解決方案。但是這些方法，均需要增加一些額外的成本，并且會使整個測試系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，所以在運用的時候，需要進行綜合考慮，確保既能夠達到我們的測試目的，又不引入新的誤差。

射頻信號發(fā)生器介紹SYN5651型信號發(fā)生器是一款按照《JJG 173-2003信號發(fā)生器檢定規(guī)程》和《JJG 502-2017合成信號發(fā)生器檢定規(guī)程》研發(fā)生產(chǎn)的高性價比射頻微波信號發(fā)生儀器。該信號發(fā)生器采用直接數(shù)字合成和鎖相技術(shù)，輸出頻率高達30GHz，擁有低成本，低諧波，低相噪，寬頻率和快速切換等特點，是為用戶量身打造的高性價比測試信號發(fā)生解決方案。

該信號發(fā)生器廣泛應(yīng)用于通信、計量、國防和科學實驗中，主要用于各類整機、系統(tǒng)及部件、元器件的測試中，提供激勵或模擬仿真信號，非常適合在0～30GHz各種射頻段和微波段開發(fā)使用，包括P，L，S，C，X，Ku，K和Ka等波段。

上述就是關(guān)于射頻信號發(fā)生器原理及提高性能的五個方法，如您在使用中還有其他問題，歡迎登錄安泰測試。

審核編輯：符乾江