CC BY
40Двухчастотные генераторы сигналов для испытаний устройств
с высоким динамическим диапазоном по интермодуляционным искажениям
Владимир АЛЕКСЕЕНКОВ Виктор БЕЗРУКОВ
bevian@mail.ru
В статье представлены двухчастотные генераторы серий DGS и DGSR производства ООО «Деловой Прогресс» [1], ориентированные на измерение нелинейных искажений до уровня —100 дБс в диапазоне частот от 10 МГц до 6 ГГц.
Необходимым условием корректного измерения нелинейных искажений, вносимых радиочастотными трактами, является наличие источника сигнала, одночастотного или двухтонового, с нелинейными искажениями менее измеряемых. Технические характеристики измерительных генераторов, лучших в отношении чистоты спектра, приведены в таблице 1. Типовые характеристики в таблице 1 взяты из [2, 3], нормированные значения существенно выше. (Специализированные системы измерения нелинейных искажений, такие как ASX-16D Matrix Corporation для кабельного телевидения, здесь не рассматриваются.) На практике довольно часто указанные в таблице 1 характеристики не соответствуют условиям измерений. Для решения задач измерения нелинейных искажений малого уровня ООО «Деловой Прогресс» разработаны генераторы серий DGS и DGSR.
Генераторы DGS, имея паразитные составляющие спектра ниже -100 дБс, позволяют
измерять нелинейные искажения в значительно более широком динамическом диапазоне — более -100 дБс.
Конструктивное исполнение генераторов DGS показано на рис. 1, а структурная схема — на рис. 2, на примере DGS10M13N. Питание генератора организовано через ШВ-А разъем. Это позволяет питать его как от ШВ-порта, так и от сети 220 В, 50 Гц через поставляемый в комплекте сетевой адаптер. Как видно на структурной схеме, генераторы строятся на конкретные частоты, на базе термокомпенсированных задающих генераторов — ТХСО, сигналы которых усиливаются, суммируются и фильтруются для достижения нужных показателей чистоты спектра. Таким образом, меняя частоты задающих генераторов, при необходимости производя умножение их частот, литерно, генераторами этого типа перекрывается диапазон частот от 10 до 200 МГц. В настоящее время у производителя доступны DGS-генераторы, построенные на базе задающих генераторов с частотами
10 и 13 МГц, 39 и 40 МГц. А значит, их номенклатура включает указанные частоты и их гармоники до 200 МГц. Другие частоты диапазона доступны по заказу. Как результат, DGS-reнераторы формируют одно- или двухтоновый сигнал, что позволяет измерять нелинейные искажения устройств на фиксированных частотах.
Рис. 1. Конструкция генераторов DGS
В состав генераторов включен внешне коммутируемый фильтр верхних частот (ФВЧ). Когда он включен между выходом испытуемого устройства и входом анализатора спектра, ФВЧ подавляет частоты генератора, оставляя неизменными, без учета потерь фильтра, составляющие спектра, лежащие выше удвоенной нижней частоты, то есть выше частоты среза ФВЧ. Это позволяет значительно увеличить динамический диапазон измерения в указанном диапазоне спектра, ограниченный нелинейностями его анализатора. Подавляя частоты генератора на величину 43 дБ, ФВЧ не позволяет перегружаться входу анализатора спектра. Таким образом, использование генераторов DGS дает возможность измерять уровень нелинейностей,
Таблица 1. Технические характеристики измерительных генераторов
Тип генератора R&S SMA100A Agilent E8257D* Agilent E8267D*
Диапазон частот 9 кГц - 6 ГГц 250 кГц - 20 ГГц 250кГц - 20 ГГц
2-я гармоника, до 1 ГГц, дБс от -50 до -40 от -80 до -63 от -80 до -63
2-я гармоника, от 1 до 2 ГГц, дБс от -53 до -43 от -80 до -64 от -80 до -64
2-я гармоника, от 2 до 4 ГГц, дБс от -73 до -50 от -75 до -65 от -75 до -65
2-я гармоника, от 4 до 6 ГГ ц, дБс от -73 до -57 от -80 до -70 от -80 до -70
3-я гармоника, до 1 ГГц, дБс от -63 до -53 - -
3-я гармоника, от 1 до 2 ГГц, дБс от -83 до -61 - -
3-я гармоника, от 2 до 4 ГГц, дБс от -100 до -81 - -
3-я гармоника, от 4 до 6 ГГ ц, дБс от -100 до -83 - -
Двухтоновый сигнал*** нет нет Да**
Стоимость($, ориентировочно) 35 000 40 000 100 000
* С опцией улучшения нелинейных искажений до 2 ГГц.
** С опциями 601 или 602.
*** Для измерений двухтоновым сигналом нужен один генератор типа E8267D или два генератора типа SMA100A (E8257D).
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 11 '2009
мический диапазон измерений увеличивается относительно динамического диапазона анализатора спектра на величину затухания ФВЧ (43 дБ). На рис. 3 показана спектрограмма сигналов DGS10M13N, демонстрирующая измерение нелинейных искажений анализатора спектра Agilent E4447A. Составляющие спектра с метками 1 и 2 — сигналы DGS, а те, что обозначены метками 3 и 4, генерирует сам анализатор спектра.
Подробные характеристики генераторов DGS приведены в таблице 2.
Генераторы серии DGSR (рис. 4) являются развитием серии DGS. Серия генераторов закрывает диапазон частот от 60 МГц до 6 ГГц полосами по 20% от центральной частоты каждого генератора. Устройства DGSR построены по идеологии и структуре, аналогичной генераторам DGS. Основные отличия следующие:
• Управление всеми функциями генератора осуществляется от персонального компьютера (ПК) через USB-порт, под управлением Windows.
• Частоты сигналов перестраиваются произвольно в диапазоне 20% от центральной частоты диапазона.
• Выходная мощность каждого тона произвольно регулируется.
• Амплитудная модуляция выходных сигналов осуществляется с регулируемой частотой.
• Встроенный подключаемый усилитель позволяет увеличить выходную мощность генератора до 20 дБм.
К« J« ..*. Л** JWI tt
Рис. 3. Нелинейные искажения анализатора спектра Agilent E4447A
спектр которых лежит вблизи частот тонов, до величин, определяемых используемым для измерений анализатором спектра. При измерениях нелинейностей со спектром в области второй гармоники и выше дина-
Таблица 2. Характеристики генераторов DGS
Диапазон частот, литерно От 10 до 200 МГц
Вид сигнала Одно- или двухтоновый
Паразитные составляющие спектра Менее -100 дБс
Выходная мощность +1 дБм
Спектральная плотность фазовых шумов Менее -110 дБс при отстройке 1 кГц
КСВН выхода Не более 1,5 ед.
Напряжение питания От +5 до +12 В
Ток потребления Не более 200 мА
Встроенный подключаемый ФВЧ Есть
Потери ФВЧ в полосе пропускания Зависит от частоты, но не более 2 дБ
КСВН ФВЧ в полосе пропускания Не более 1,8
Затухание ФВЧ в полосе заграждения Не менее 43 дБ
Рис. 4. Конструкция генераторов DGSR
Таблица 3. Характеристики генераторов DGSR
Диапазон частот, литерно От 60 МГц до 6 ГГц
Вид сигнала Одно- или двухчастотный
Управление Через USB-порт ПК
Диапазон перестройки частот 20% от центральной частоты
Выходная мощность От -30 до 1 дБм с шагом 0,5 дБ от ПК
Паразитные составляющие спектра Менее -100 дБс
Спектральная плотность фазовых шумов Менее -90 дБс при отстройке 10 кГц
Погрешность установки частоты, не более Не более 0,5 ppm
Шаг установки частоты 1 МГц от ПК
Встроенный подключаемый ФВЧ Есть
Потери ФВЧ в полосе пропускания Зависит от частоты, но не более 3 дБ
КСВН ФВЧ в полосе пропускания Не более 1,8
Затухание ФВЧ в полосе заграждения Не менее 40 дБ
Амплитудная модуляция Регулируемая частота от ПК
Встроенный подключаемый усилитель До 20 дБм
Питание От USB-порта
Эти изменения делают генераторы DGSR более функциональными и удобными в использовании, причем сохраняется возможность измерения нелинейных искажений, свойственных DGS.
Подробные характеристики генераторов DGSR приведены в таблице 3.
В заключение можно отметить, что использование двухчастотных генераторов серий DGS и DGSR не только увеличивает динамический диапазон измерения нелинейных искажений, но и значительно удешевляет этот процесс, учитывая, что стоимость этих устройств находится в районе $1000 [1]. Появляется альтернатива приобретению дорогостоящих измерительных генераторов типа PSG фирмы Agilent, в частности, генераторы серий DGS и DGSR можно применять в случаях, когда необходимо измерять нелинейные искажения в ограниченном диапазоне частот. Генераторы этих серий включают диапазон частот до 2 ГГц, где ситуация с нелинейными искажениями измерительных генераторов наиболее сложная. ■
Литература
1. Лаборатория Широкополосных Сигналов. ООО «Деловой Прогресс». www.wbsl.ru
2. Rohde&Schwarz SMA100A SignalGenerator Specification. www.rohde-schwarz.com
3. Agilent E8257D PSG Analog Signal Generator Data Sheet. www.home.agilent.com
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 11 '2009
www.kit-e.ru
