射频信号发生器原理
主要组件
振荡器:射频信号发生器中重要的部件,接收来自控制器的命令设置输出所需的频率
放大器:将振荡器输出信号放大到特定的功率电平
衰减器:有助于确保射频信号发生器输出端的阻抗匹配,同时可以通过自动调整衰减器来保证信号源的输出电平稳定精度,一般衰减器的增量步进为0.1dB
控制:射频信号发生器的控制中心,控制输出频率、输出功率、调制方式,同时也可以接收远程控制命令。
现代频率合成技术常应用间接合成法,通过锁相环路将主振源的频率和参考频率源的频率联系起来,所需硬件设备少,可靠性高,频率范围宽。
调谐振荡器信号经过反馈网络之后的信号和参考频率源的信号在鉴频/鉴相器输出一个影响电压,经过环路滤波器作为调谐电压,修正调谐振荡器的频率,到达稳定状态时,两个频率差为零,成为相位锁定。
环路滤波器是具有一定增益的低通滤波器,可以滤掉鉴相频率及其谐波,以得到调谐振荡器输出频率的佳相位噪声。
通过外接功率放大器提高射频信号发生器的输出电平
一般来说,模拟信号源,经济型信号发生器的输出电平通常不会大于20dBm,如果你想得到更大的信号功率,外接功率放大器是一个不错的选择。在这里需要注意的是,大信号的谐波电平通常都比较高,外接功放以后,模拟信号源维修,谐波电平增长的幅度会更大,如果你对信号的频谱纯度有一定的要求,可以参考方法三,在功放后面再加一个合适的低通滤波器,从而减小谐波分量对测试结果的影响。
我们通过外接功放能够提高信号发生器的输出电平,模拟信号源服务商,那么外接一个衰减器,是不是能扩展信号发生器的输出电平呢?是否定的。通常一个射频信号发生器的输出电平是由这个产品的硬件结构决定的,设计方案决定了它的噪声水平,它能够输出的信号一般要高于这个噪声电平3~5dBm左右。在信号发生器输出小信号的时候,外接一个衰减器,由于衰减器只会对有效信号进行衰减,而对仪器的本底噪声不会有任何影响,这样会使小信号低于机器的底噪,从而无法得到检测。
信号源的频率精度与参考振荡器的年老化率及校准之后经历的时间有关。
实际正弦波的信号特征比理想信号要复杂的多,模拟信号源出租,需要考虑相位噪声,寄生调频,杂散,如图4所示。相位噪声在频域反映为噪声边带,在时域上反映为随机的相位抖动,可理解为有随机的噪声对理想正弦信号进行调相。
正弦波或连续波信号质量好坏的评估主要在频域上进行,频域上的杂散包含连续和离散成份,它们都对应时域上的失真。连续的噪声边带称为相位噪声,离散的杂散根据其与基波的频率关系分为谐波和杂波。
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