信号发生器发展浅析下.

信号发生器发展浅析(下)

射频/微波信号发生器

Anritsu、Agilent、 Advantest、R/S几家著名仪器公司都供应性能不同的各种频段信号发生器,特别是射频/微波合成信号发生器。例如Anritsu的MG8000A、Agilent的PSG系列,R/S的SML系列都属于新一代的产品。这里介绍的

MG8000A的频率范围是10MHz至40MHz,在10MHz至2.2GHz频段采用数字下变频(DDC)对YIG振荡源作连续分频产生输出频率,在2GHz至40GHz频段采用低噪声YIG振荡源和多个锁相环(PLL),保证在宽的频段内具有很低的杂波、谐波和相位噪声,并由一个48位的数字控制振荡器(NCO)产生0.01Hz的频率步进。基准频率由温度补偿的晶体振荡器提供,振荡频率10MHz,稳定度10-7/天,老化率10-8/年。MG8000A合成信号发生器的主要特性如表1所示。

MG8000A可覆盖40GHz的频率范围,PSG系列分为20GHz和40GHz两个频率范围,而SML系列分为1.1GHz、

2.2GHz和

3.3GHz三个频率范围。这几种信号发生器除频率范围有差别之外,在主要电学性能方面是很相近的。从MG8000A的结构可知,它综合运用多种频率合成技术,达到很高的电学指标。

Agilent公司的PSG系列合成信号发生器是该公司的最新产品,现有

250KHz~20GHz和250KHz~40GHz两种频段和四种型号,可提供AM、FM、调相和脉冲调制。Agilent的信号发生器一直是业界公认的高水平仪器,而且种类和型号最多。R/S公司的SML系列信号发生器现有三种型号,覆盖

9KHz~1.1GHz/2.2GHz/3.3GHz的频段,性能和功能与Agilent和Anritsu的相应产品接近。

矢量信号发生器

近年来移动通信成为信息产业的热点,所用频段和调制带宽不断增加,多载波和多标准共同使用。如果采用多台信号发生器通过功率合成器获得测量信号,显然既资源浪费,使用起来也不方便。针对移动通信手机和基站设备的测量,一种称为矢量信号发生器的新仪器应运而生,以满足从1G至3G移动通信设备的测量应用。这种矢量信号发生器采用模块结构,嵌入式微机控制,高速总线机箱,例如具有代表性的仪器是Cererity公司的CS2010。它采用直接信号合成产生IF,由RF上变频器产生完整和真实的测量信号,仪器的方框图如图3所示。

CS2010具有如下特点而比常规的信号发生器更适用于移动通信设备的测量：·同时输出多载波组合信号——它的A至F 共6组滤波器可产生标准或用户设定的多种载频信号。 ·超线性的信号合成——它的14位高取样率D/A转换器和直接上变换器使输出信号具有非常精确的移动通信标准信号。

·宽的瞬时带宽和AWG存储——30MHz的瞬时带宽和64M样点的任意波形发生器可获得多种调制信号。 ·高级微机和操作平台——基于Pentium处理器的Windows NT平台使仪器具有很高的硬/软件资源和处理能力。

·模块结构——便于硬/软件的升级和扩展。

·多种标准格式软件——快速产生多种移动标准信号格式(包括GSM、EDGE、CDMA、W-CDMA和用户专用信号)。 ·强劲的处理和存储能力——仪器适用于研发和生产,可单台、远控和组网运行,内存可增加到4GB以获得23秒非重复的测试输出。

CS2010的主要电学特性：射频部分—频率范围700MHz~2200MHz

(6GHz选件),分辩率1KHz(1Hz选件),输出频段6个(带宽30MHz),输出功率

+8dBm(+14dBm选件),功率分辨率0.5dB,功率准确度±1.0dB,相位噪声<95dBc/Hz,基带—射频真实变换(非I/Q变换)。矢量信号仿真器支持多种信号格式(2G~3G),载频数目1~256个,载频幅度控制100dB(0.1dB步进),多载频组合输出(最多6种)。任意波形发生器—D/A转换器14位,存储深度64M样点(最大2048M样点),输出速率93M样点/秒(最快160M样点/秒),时钟(内或外)10MHz。

图3 矢量信号发生器的结构方框图

任意波形发生器

Agilent 、Anritsu、R/S等公司同样供应矢量信号发生器,Agilent的E4438C、Anritsu的MG3660A、R/S的SMIQ属于准确度、稳定度和频谱纯度很高,而且可产生任何复杂调制波形的通信测量用信号发生器。 E4438C是针对3G移动通信的收发设备测量而设计的,它采用台式和机箱两种结构,内部使用模块插卡,提供1、2、3、4、6GHz五种频率范围。分辨率达到0.01Hz,调制带宽160MHz,频率和电平均换时间<15ms,E4438C的调制带宽在同类产品中是最宽的,配合16位的任意波形发生器产生多波形和多电平的调制信号,存储容量160MB,E4438C的载频产生方法与该公司的ESG系列信号发生器相同,具有模拟和数字多种型号,ESG系列也

是Agilent公司销售量最大的通用信号发生器。E4438C的推出将扩大ESG系列产品的应用范围且更具竞争力。

MG3660A是频率范围300KHz~2750MHz的I/Q调制矢量信号发生器,它的载频特性与其它仪器公司的产品相似,但数字调制器则采用各种调制单元产生I/Q信号。R/S公司的SMIQ矢量信号发生器的频率范围分

2.2GHz、

3.3GHz、

4.4GHz和6.4GHz四种型号,频率分辨率0.1Hz,配备带宽

30MHz的数字调制器,符合3G移动通信测量的要求。I/Q调制器由高级DSP和

D/A转换器构成,产生高准确度和高速率的数字调制信号。SMIQ系列是适于产品开发和制造两用的台式矢量信号发生器,与上述E4438C、MG3660A同属水平相当的产品。以上的矢量信号发生器全部配备任意波形发生器作为数字调制源,任意

波形发生器在原理上可仿真任何现实环境的复杂信号,因为任意波形发生器的电路构成主要是高速取样的D/A转换器,现在取样率5GS/s和分辨率8位/10位的高性能D/A集成电路已无技术困难。根据取样原理可知,任意波形发生器的最高频率

等于取样频率的一半。5GS/s的取样率可产生2.5GHz的带宽,实际上为了降低混

叠频率的影响,往往采用较低的有效带宽。

作为信号发生器的数字调制源,最高带宽160MHz和12位分辨率已足够仿真任何复杂的数字调制波形,以上介绍的矢量信号发生器都安装性能相近的任意波形发生器。在开发通信产品时射频任意波形发生器可仿真任何调制方式的载波,包括附加各种噪声、抖动、衰落和随机干扰,这是其它信号发生器所不能提供的测量条件。目前,任意波形发生器最高性能的产品有Analogic公司的DBS2055和Tektronix公司的AWG710,前者取样率4.8GS/s、分辨率8位和带宽1.9GHz,后者取样率4GS/s ,分辨率8位和带宽1.25GHz。大部分测量仪器公司都供应不同规格的任意波形发生器,特别是通信测量用的产品。■(李季)