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最新消息| 如何提高信號發生器(信號源)測量時的幅度精度 | 2022-02-21 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://news.sohu.com/a/523446235_121090731" 圖2、從低頻功率測量到高頻功率測量什麼是“平均功率”?隨著頻率的增加，阻抗將會變化。由于瞬時功率變化太快，沒有實際意義，因此人們普遍使用“平均功率"，該術語可用于表示幾乎所有射頻和微波系統的功率。平均功率是跨越多個最低頻率時間周期的平均能量傳輸速率。對于連續波(CW)信號來說，最低頻率和最高頻率是相同的，因此“平均功率"和“功率"也是相同的。對于幅度調制信號來說，功率必須是信號調制分量多個周期的平均值。包絡功率和峰值包絡功率(PEP)對于某些應用，工程師無需查看射頻載波波形的細節，便可以檢查調制或瞬態條件的影響。下面的圖3顯示了高頻調制信號功率測量結果。上圖是調制信號的電壓包絡。左下圖中的綠色是信號的瞬時功率，紅色是信號的平均功率。與最高調制頻率的周期相比，包絡功率是通過在長時間周期內對功率進行平均而測量的，但是與載波的周期相比，包絡功率的周期很短。右下方圖3中的紅色部分顯示的是包絡功率。最大包絡功率稱為“峰值包絡功率”(PEP)，它是指定射頻發射機的一個重要參數。功率統計一互補累積分布函數許多數字調制信號在時域和頻域中看起來就像噪聲一樣。功率互補累積分布函數(CCDF)曲線有助于表征數字調制信號的更高級功率統計。您可以使用信號發生器(信號源）的CCDF圖來確定信號波形的峰均比(PAR).如圖4所示。信號波形為64QAM，符號率為1Msps，并使用RRC（根升余弦）基帶濾波器波形。PAR為5.95dB。如果輸出幅度設置為0dBm(平均功率)，PEP等于輸出幅度加上PAR，即+5.95dBm。PEP=Pout+PAR其中，Pout是信號發生器(信號源）上的幅度設置（平均輸出功率）。圖4．來自KeysightN5182B信號發生器(信號源）波形實用程序的CCDF圖什麼是AM至AM壓縮？在理想情況下，放大器擁有恒定增益，因此，Pout與Pin呈線性關系。在高輸入電平時，開始進入飽和或壓縮（也稱為AM到AM）區域。它將對基帶IQ星座圖造成壓縮。信號發生器(信號源）的增益壓縮如果信號發生器(信號源）的輸出功率飽和，則不僅會影響輸出功率電平精度，還會由于AM至AM壓縮影響調制質量。對于PAR信號，信號發生器(信號源）的幅度電平設置不能大于其最大輸出功率（即PEP)減去峰均比。例如，信號發生器(信號源）的最大輸出功率為+18dBm。該信號的PAR為10dB。則您在信號發生器(信號源）上所使用的最大幅度設置（平均功率）為+8dBm（18–10=8）。這可以防止信號發生器(信號源）的功率放大器飽和。何時使用CCDF?CCDF曲線是表征數字調制信號功率分布的優秀工具，能夠適用于許多設計應用。顯示調制格式的影響。通過系統組件合并多個信號。評測擴頻系統（例如CDMA)。設計和測試射頻元器件。技術指標對功率有什麼規定？在射頻測試中，最大輸出功率是每個信號發生器(信號源）的基本特性。信號發生器(信號源）在提供大輸出功率的同時，還必須能夠保持頻譜純度和電平精度。讓我們仔細觀察一下信號發生器(信號源）的幅度技術指標。最大輸出功率下面的表1顯示了KeysightMXGEXG信號發生器(信號源）的最大幅度技術指標。當您閱讀這個表格時，有幾個要點要注意：可設置范圍不是信號發生器(信號源）的實際輸出范圍。使用輸出偏置，信號發生器(信號源）可以輸出偏離（正或負）輸入值的幅度。這意味著您可以利用放大器或衰減器擴展輸出范圍。顯示的（可設置）幅度電平=輸出電平+幅度偏置2.此輸出幅度受頻率范圍和工作溫度的影響。3.步進衰減器（5dB步長）提供粗略的功率衰減以實現低功率電平。ALC（自動調平控制）電路可以在衰減器的保持范圍內對功率電平進行微調。注1：20°C-30°C之間引用的技術指標。對于超出該范圍的溫度，最大輸出功率一般每°C降低0.01dB。表1．輸出參數的幅度技術指標和最大輸出功率幅度精度信號發生器(信號源）的幅度精度是指信號發生器(信號源）的輸出幅度符合其設定幅度的程度。幅度精度通常在頻率和溫度范圍內指定。之所以指定溫度范圍，是因為信號發生器(信號源）通常在溫控環境中進行校準。工作溫度偏離信號發生器校準時的溫度越多，幅度精度就會越差。如上所述，信號發生器(信號源）的輸出范圍是由衰減器和ALC電路決定的。輸出功率越低，所需的衰減器越多。每個衰減器都會帶來一些不確定度。表2顯示幅度精度受頻率范圍和幅度電平的影響。有些調制條件可能是ALC電路無法處理的，這會導致輸出電平產生誤差。在這些條件下，可以通過斷開ALC和使用功率搜索來實現功率電平精度。當與脈沖寬度小于2微秒的脈沖調制和某些外部IQ調制結合使用時，ALC斷開功能非常有用。表2、KeysightMXG信號發生器(信號源）的絕對電平精度圖5：ALC反饋電路的簡化方框圖什麼是ALC？ALC電路的用途是，即使遇到溫度變化引起的漂移，也能將輸出功率保持在預定水平。使用定向耦合器和功率檢波器來測量輸出射頻功率。將檢測到的功率電平反饋回ALC系統，以便調節ALC調制器，從而保持精密控制的功率電平。為何幅度精度很重要接收機靈敏度測試能夠確定接收機是否能夠探測處于或低于指定功率電平的微弱信號。在這種情況下，測量結果對信號發生器(信號源）的電平非常敏感，并且信號發生器(信號源）的幅度精度技術指標非常關鍵。例如，某個接收機的指定靈敏度電平為-110dBm。此接收機靈敏度測試僅能接受靈敏度足夠的接收機，以便檢測信號強度為-110dBm或更低的傳輸信號。如圖6所示，六個被測器件的接收機靈敏度電平各不相同。為確保沒有故障單元通過靈敏度測試，您需要將輸出電平設置得更低，并考慮信號發生器(信號源）的幅度精度。例1：信號發生器(信號源）的幅度精度為±5dB0輸出幅度需要設置為-115dBm。實際輸出電平高1dB,為-114dBm。您可以看到在六個被測器件中，有五個測試不合格。例2：信號發生器(信號源）的幅度精度為±1dB。輸出幅度需要設置為-111dBm。實際輸出電平低1dB,為-112dBm。您可以看到在此例中，只有兩個被測器件測試不合格。事實上，在這六個被測器件中，只有一個不合格。信號發生器(信號源）的幅度精度越高，需要的重復測試次數就越少。圖6．不同等級幅度精度下，接收機靈敏度測試的結果對比測量應用降低失真為了提供大輸出功率，可以使用可選譯的諧波濾波器來降低諧波電平，使用ALC電路來校正失配和頻率響應。高性能、低失真的功率放大器至關重要。大輸出功率您通過添加大功率放大器希望提高輸出功率，但同時大功率放大器也會降低頻譜純度，并降低信號發生器(信號源）的失真性能。頻譜純度為信號發生器(信號源）添加大功率放大器，將會增加寬帶本底噪聲。當您測量信號發生器(信號源）的相位噪聲時，在偏離載波頻率1MHz以外的位置會出現寬帶噪聲。此外，由于增益平坦度和阻抗發生變化，放大器還會影響雜散性能。對于數字調制信號，寬帶噪聲會降低調制質量。失真性能功率放大器是導致射頻信號發生器(信號源）出現非線性失真的主要原因。這個失真包括諧波失真和互調失真。這兩種類型的失真造成了信道內、頻段內外出現多余的頻譜信號。這些非線性失真降低了信號發生器(信號源）在雜散、調制質量和頻譜再生等方面的性能。小輸出功率對于小輸出功率，衰減器精度是最重要的特性。輸出功率電平越低，幅度精度越低。這是因為需要結合使用幾個衰減器，才能實現更高的衰減，但每個衰減器都會引入誤差。在輸出極低幅度的信號時，信號發生器(信號源）的內部噪聲就變得非常重要。系統的本底噪聲越低，信噪比（SNR)就越高。SNR較低，會導致接收機靈敏度測量的準確性下降。除了系統本底噪聲之外，干擾信號也是超低幅度信號的一個重要誤差來源。通常的做法是將被測器件置于屏蔽環境中，將干擾信號阻擋在外面。超出輸出范圍射頻信號發生器(信號源）能夠輸出高達+25dBm,低至．120dBm的功率。如果您需要輸出的功率超出這個規定范圍，則可以使用放大器增大輸出功率，或使用衰減器降低輸出功率。當您擴大信號發生器(信號源）的輸出范圍時，需要考慮兩個重要因素。放大器增益不確定度會影響輸出幅度電平。衰減器平坦度和精度性能。優化幅度精度的最佳方法當您將外部放大器、衰減器或其他無源附件與信號發生器(信號源）搭配使用時，有幾種方法可以優化幅度精度。第一種常用方法是使用矢量網絡分析儀(VNA)來測量整個信號路徑，并將校正值輸入信號發生器(信號源）。另外，使用新型信號發生器(信號源）的內置功能，也有幾種方法可以提高幅度精度。使用平坦度校正通過用戶平坦度校正，可以對射頻輸出幅度進行調整，以補償電纜、開關或其他器件的外部損耗。使用功率計傳感器來校準測量系統，可以自動創建一個功率電平校正表格。USB功率傳感器可以直接連接到信號發生器(信號源）。信號發生器(信號源）可用作功率計，在測試面上測量功率。校正值可以保存到信號發生器(信號源）的存儲器中。在下一次使用相同的測試配置時，您可以調回并應用這些校正值。下面的圖7顯示了使用信號發生器(信號源）和USB功率傳感器進行平坦度校正的設置。圖7、使用USB功率傳感器進行平坦度校正使用外部調平外部調平可以讓您將ALC反饋源移動到距離被測器件更近的位置，這樣可以消除測試裝置中連線和元器件固有的大部分功率不確定度。圖8用于外部調平的測試設置隨著功率耦合器分配器輸入端的射頻功率電平發生變化，外部檢波器會返回補償負電壓。ALC電路使用這個負電壓來提高或降低信號發生器(信號源）的功率，從而對射頻輸出功率進行調平。這樣可以確保功率耦合器分配器輸入端保持恒定的功率電平。了解、表征和校正射頻信號路徑射頻信號發生器(信號源）用于測試射頻元器件、接收機、發射機和系統。幅度精度通常是射頻測試系統的一個關鍵技術指標。本文概括介紹了射頻功率的基礎知識以及幅度精度為何如此重要的原因，并提供了表征信號和校正幅度平坦度的工具。最好的辦法就是將您的經驗、洞見和創意與信號發生器(信號源）和測量軟件緊密結合起來。這樣，您將能夠輕松創建所需信號，從而高效地測試您的被測器件。返回搜狐，查看更多責任編輯： 關鍵字標籤：AFG-3081 Arbitrary Function Generator |
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