信号产生器在测验体系中有明确规定的使命:模仿被测设备(DUT)在正常作业时或许遇到的信号。这种信号曩昔仅仅正弦波、脉冲或经过模仿调制的信号。但跟着通讯格局不断开展而不再局限于简略的调幅(AM)和调频(FM),对信号产生器的要求正变得越来越高。跟着越来越多地设备运用数字调制格局(和非传统的信号格局,如跳频和超宽带(UWB)通讯),新的信号产生器有必要能够模仿选用杂乱数字调制计划的多频信号。不仅如此,信号产生器的外形也在产生变化,从传统的机架式或台式仪器开展到了更紧凑的模块,在曾经是一台信号产生器占用的空间内现在能够摆放多台分立信号源。
传统的机架式信号产生器仍然在履行它们份内的测验使命,有时作为独立的仪器,有时作为自动化体系的一部分,而大多数首要的测验设备制造商都能供给品种繁复的微波信号产生器,而且一般按频率规模来分类。挑选一款信号产生器要求匹配仪器的功用水平缓实践运用需求,而频率规模、输出功率、频率和电平切换速度以及频谱纯度等参数一般是人们做出合理挑选的要害。
当然,没有一台信号产生器能够满意一切测验运用的需求,企图供给满足的带宽、输出功率、调谐速度和频谱纯度只会导致昂扬的、或许超越大多数(假如不是悉数)预算的价格。因而,大多数商用的信号产生器在出售时会划分为宽带、通用仪器(如10MHz至18GHz)或“特定频带”仪器(掩盖用户感兴趣的特定频率,如用于卫星通讯和电信运用的3.7GHz至4.2GHz和5.9GHz至6.4GHz)。本文将要点评论比较传统的宽带测验信号源。后续文章将介绍其它一些信号产生器类型,包含恣意波产生器(AWG)和矢量信号产生器(VSG)。
在第一类具有宽调谐规模的信号产生器内,Giga-tronics公司的2550B型产品(图1)仅凭一台仪器和一个(2.4mm)衔接器就掩盖了2GHz至50GHz的频率规模,而且经过一个选项还能够把频率规模扩展至10kHz。2500B系列中还有其它一些信号产生器,别离掩盖10kHz至2.5GHz、2GHz至8GHz、2GHz至20GHz、2GHz至26.5GHz和2GHz至40GHz的频率规模,一切这些信号产生器都具有0.001Hz的频率调谐分辨率。这些信号产生器能够供给许多对卫星测验运用来说极有价值的特性,包含大输出功率、较快的切换速度和低相位噪声。标配下的输出功率在20GHz以下超越+20dBm,安稳到500MHz以下的新频率所需的时刻不到550μs,起伏安稳时刻不到500μs。10GHz载波,1kHz偏移时的相位噪声是-102dBc/Hz;10GHz载波,10kHz偏移时的相位噪声是-108dBc/Hz,在50GHz规模内谐波一般小于-30dBc,杂散一般小于-50dBc。
图1:2550B型信号产生器具有宽调谐规模,规范频率规模是2GHz至50GHz,并可扩展至10kHz。
在了解了有关频谱纯度的这些目标后,还需要注意,功用水平是频率的函数,特别是在比较不同制造商的信号产生器时。以2550B型为例,从100MHz直到39.6GHz规模内的谐波一般是-50dBc,在更高和更低频带谐波功用则较低。相同,在直到10.1GHz的频率规模内,杂散功用可达-66dBc,在10.1GHz至39.6GHz规模内杂散功用可达-54dBc。这些功用水平不仅是基频振荡器、基准振荡器、产生信号产生器微波频率所用的频率组成办法的函数,而且是产生最高频带所用的乘法计划的函数。
其它宽带台式信号产生器包含安捷伦科技公司(Agilent Technologies)的MXG和PSG仪器、Anritsu公司的MG37000A系列信号产生器和罗德与施瓦茨公司(RS)的RS SMF100A微波信号产生器。一切这些信号产生器都包含到达毫米波频率的版别,并具有很好的输出功率和优异的频谱纯度。例如,MXG系列信号产生器的频率规模为100kHz至20GHz、31.8GHz或40GHz,而且都具有0.01Hz频率分辨率。20GHz以下的规范输出功率为+11dBm,20GHz至40GHz的规范输出功率为+7dBm,还有选项可将20GHz以下的输出功率提升至+18dBm,将20GHz至40GHz规模的输出功率提升至+12dBm。
当作业在一系列编程频率(列表形式)时,作为衡量切换到特定分辨率内的新频率所需时刻的目标——频率安稳时刻或切换速度在5ms或5ms以下(在比较这些数字时,认识到不同制造商或许运用不同的安稳时刻界说很重要)。作为一个可选功用,切换速度能够被加快到典型的600μs。与许多典型的信号产生器相同,规范装备时的输出电平能够下降至约-20dBm,运用选配的内部步进衰减器还能够下降到-90dBm。相位噪声典型值是-98dBc/Hz(6GHz或12GHz载波,20kHz偏移)。20GHz以下的谐波典型值为-60dBc,20GHz至40GHz的谐波典型值为-56dBc。而24GHz以下的杂散典型值为-50dBc,24GHz到40GHz时的杂散典型值是-45dBc。MXG信号产生器具有很多调制选项,包含调幅(AM)、调频(FM)、相位调制和脉冲调制。
E8257D是安捷伦PSG信号产生器系列产品中的一种,这一系列产品的频率规模掩盖从250kHz至20GHz、31.8GHz、40GHz和67GHz,而且一切产品在接连波(CW)作业形式下具有0.001Hz频率分辨率,在扫描或列表形式下具有0.01Hz分辨率。规范频率安稳时刻小于9ms,20GHz以下的信号输出电平达+20dBm。在规范类型产品中这些输出功率能够下降至-20dBm,在带可选步进衰减器的产品中输出功率能够下降到-110或-135dBm。相位噪声典型值为-107dBc/Hz(20GHz载波,1kHz偏移),而20GHz以下的谐波为-55dBc,40GHz以下的杂散典型值为-58dBc。
罗德与施瓦茨公司的RS SMF100A微波信号产生器具有一个十分简略运用的前面板显示屏,上面有菜单挑选和测验体系设置(图2)。规范类型产品的频率规模从1GHz至22GHz,能够经过一个选项扩展至100kHz,还能够经过另一个选项扩展至43.5GHz。频率分辨率是0.001Hz,典型的安稳时刻是2ms。20GHz以下的输出功率约为+12dBm,规范产品中能够下降至-20dBm,带内部步进衰减器配件的产品可下降至-130dBm。10GHz载波,20kHz偏移时的相位噪声典型值为-115dBc/Hz;20GHz载波,20kHz偏移时的典型值为-109dBc/Hz。22GHz以下的谐波典型值为-55dBc,21GHz以下的杂散典型值为-56dBc。
图2:RS SMF100A微波信号产生器可调谐至22GHz,具有一个十分简略的前面板显示屏。
Anritsu公司的MG37020A是另一款宽带台式信号产生器,是专为自动测验设备(ATE)体系等要求更快切换速度的运用规划的产品。该产品掩盖10MHz至20GHz的频率规模,切换速度为100μs,可在10GHz以下的规模内供给高达+19dBm的输出功率,在10GHz至20GHz的规模内供给高达+17dBm的输出功率。经过选配的步进衰减器能够将输出功率下降至-110dBm。10GHz载波,1kHz和10kHz偏移时的相位噪声典型值是-92dBc/Hz;20GHz载波,1kHz和10kHz偏移时的相位噪声是-86dBc/Hz。20GHz以下的谐波典型值是-50dBc,20GHz以下的杂散典型值是-40dBc。
为节约桌面空间,许多制造商开发出了愈加紧凑的信号产生器,比方来自AnaPico公司的APSIN20G。这款信号产生器的尺度为4.21×6.77×8.66英寸(106x172x220mm),分量仅有6磅(2.5kg),但功用十分完全(图3),在10MHz至20GHz规模内具有0.1MHz的频率分辨率(能够经过选项将低频延伸至100kHz)。输出功率在-20dBm至+7dBm规模内能以0.01dB分辨率调整,运用衰减器选件时输出功率可低至-90dBm。这种微型信号产生器供给了一个通用串行总线(USB)端口,经过这个端口可衔接至个人电脑。一起供给了一个AC-DC转换器,作业电压是+6VDC,作业电流为2.5A。该信号产生器还能够用电池作业,因而十分合适便携式测验运用。
图3:这台微型信号产生器可调谐到20GHz,能够用电池组作业。
APSIN20G在10GHz载波,1kHz偏移时的相位噪声是-100dBc/Hz,在10GHz载波,20kHz偏移时的相位噪声是-108dBc/Hz。20GHz以下的谐波功用优于-50dBc,20GHz以下的杂散典型值是-40dBc。在列表或扫描形式下的频率切换速度典型值是100μs。APSIN20G还具有品种广泛的调制格局,包含AM、宽带FM、相位调制、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)、频率啁啾和脉冲调制。
April Instrument公司在以小尺度供给直到26.5GHz的高信号产生功用方面也享有很高名誉。例如该公司的8004型产品,能够在2GHz至26.5GHz规模内供给1MHz的分辨率,输出功率在25GHz以下可达+8dBm。一切载波偏移20kHz时的相位噪声为-80dBc/Hz,杂散典型值为-60dBc。
Vaunix Technology公司省去了信号产生器的显示屏,他们规划的Lab Brick综合测验源供给一个USB端口和根据计算机的图形化用户界面(GUI)。这个GUI软件随每个Lab Brick配的记忆棒出售。Lab Brick归于紧凑型信号产生器,尺度为4.90×3.14×1.59英寸,分量不到1磅,有多品种型可供挑选,频率掩盖规模分为4GHz至8GHz(类型LMS-802)、5GHz至10GHz(类型LMS-103)和8GHz至12GHz(类型LMS-123)。一切类型具有100Hz频率分辨率、100μs的频率切换速度和+10dBm的输出功率。Lab Brick供给脉冲调制,可履行相位接连频率扫描。
最终,为完成更小的信号产生器,并供给多种用处,美国国家仪器公司(NI)的NI PXI-565x系列信号产生器选用了PXI模块化格局,因而能够在机架式机箱中搭建出一套紧凑型测验体系,尺度相当于传统的信号产生器。NI PXI-545x产生器掩盖500kHz至6.6GHz的频率规模,切换速度小于2ms,并支撑多种调制格局。