微波信号发生器的三个关键应用

　　在研发领域，设计者不断推动设计超越可能的极限，以期实现最佳性能。有时候，他们最初也不知道自己必须做出多大的努力。在测试和验证阶段，设计者通常首先选择通过模拟信号源验证设计性能。理想情况下，这种方法不应限制设计余量或测试结果，但事实往往并非如此。例如，对于测试最新技术的模数转换器以及数模转换器的工程师，他们关注的是最高的无杂散动态范围以及最低的宽带噪声。雷达工程师也要求相位噪声尽可能低。而在带有长电缆的大型测试装置中，信号源的输出功率经常捉襟见肘。

　　当罗德与施瓦茨决定研发R&SSMA100A以及R&SSMF100A高端射频及微波信号发生器的下代产品时，开发人员给自己设定了一个简单但极具挑战的目标：使每项关键性能都达到最佳，因而不会有任何折中以及依存关系需要客户做艰难的决定。最终成果：R&SSMA100B可以在最高的输出功率下提供最纯净的信号，而不需做任何折中。这款新型微波信号发生器非常适用于本文所讨论的三个关键应用。

　　ADC/DAC器件测试

　　集成式模数转换器以及数模转换器能提供更高的时钟频率以及有效位数（ENOB）。要测试此类转换器的性能，时钟及测试信号源的指标必须超出被测设备的无杂散动态范围。纯净的时钟信号则可以为DAC的模拟输出信号提供最佳的频谱纯度。新款R&SSMA100B在1GHz载波频率下非谐波小于100dBc，在10GHz载波频率下非谐波小于80dBc，相比于前代产品，其噪声级别提高10dB到18dB。图1显示实际测量结果甚至更低。

 

 

　　图1：R&S SMA100B（带R&S SMAB-B711选件）的非谐波抑制测量值以及定义值。

　　要实现高采样率以及高ENOB，需要宽带噪声极低的信号源。宽带噪声极低的时钟信号不会使ADC采样输入信号的信噪比（SNR）下降。R&S SMA100B采用优化的RF设计以及全新的全数字化电平控制回路，在10GHz载波频率下宽带噪声通常为–160dBc/Hz，而以往需要使用一些高度专用的信号源才能将宽带噪声控制在该水平。

　　测试ADC通常需要两个信号源： - -个针对被测设备的时钟，另-一个针对模拟信号。该微波信号发生器提供了一一个具有超低相位噪声以及宽芾噪声（频率最高6GHz ）的高性能时钟合成器选件，使测试更加便利。这个附加合成器的频率可与主射频频率分开设置。通过共享公共1GHz参考信号，可实现输出时钟信号与主频率合成器信号之间的极高相位稳定性。为支持单端以及差分时钟接口，波形、电平及DC偏置均可编程。

　　高端雷达设计

　　在设计和测试高端雷达系统时，射频信号源的相位噪声通常会限制检测灵敏度。R&S SMA100B提供若干低相位噪声选件，甚至可以满足最严苛的要求（图2 ）。在1Hz偏置以及10GHz载波频率。下，近端相位噪声可能低至- 60dBc/Hz （典型值）。这款信号发生器提供一个专用的YIG振荡器选件，在10kHz至100kHz的偏置以及10GHz载波频率下相位噪声通常为-132dBc/Hz ，适用于要求基底脉冲相位噪声尽可能低的应用。R&S SMA100B推动相位噪声性能达到前所未有的新高度。

 

 

　　图2 ：在10GHz下测量的R&S SMA100B的单边带相位噪声性能。

　　测试雷达系统时，快速且严格控制的RF脉冲是至关重要的。R&S SMA100B脉冲调制器的上升/下降时间为5ns （典型值）且开关比》80dB ，适用于所有的雷达应用。现代雷达设备必须使用具有高电平精确度以及电平可重复性的量化短脉冲来测试。新款R&S SMA100B的脉冲调制器是专为此目的而设计的。该脉冲调制器可在低至数纳秒的时间范围内提供具有高电平精确度以及电平可重复性的量化短脉冲。

　　微波放大器生产测量

　　测试大功率放大器时，需要 足够的驱动功率。R&S SMA100B提供了三级输出功率选件（图3） ，适用于关注成本且要求严苛的应用。高输出功率选项+35dBm可通过选件密钥激活，甚至可以由客户现场激活。而工厂安装的超高输出功率选件则可提供最高达+38dBm （针对6GHz型号）的功率电平，之前市面上的任何其他通用信号发生器都不具备此性能。

 

 

　　图3 ：测量到的R& S SMA100B最大可输出功率。

　　此外，由于内置滤波器，因此可在所有输出功率选件的高功率电平下实现-65dBc（典型值）的谐波抑制。R&S SMA100B独特地将高输出功率、低谐波和极低的宽芾噪声相结合，不仅消除了使用外部放大器和滤波器的必要性，而且使客户不需要使用包含多个盒子、复杂又昂贵的测试装置。

　　在生产环境中，必须尽可能缩短因ATE系统维护需要或故障导致的停机时间。对于最高6GHz的信号发生器，使用电子固态步进衰减器十多年来一直是约定俗成的标准。R&S SMA100B现将这项技术带入微波信号发生器领域，为所有频率选件（最高20GHz ）标配了固态开关，以实现非常快速且无损耗的电平转换。

　　所有这些功能都集成在一个紧凑型的19“、 2HU机壳中，极大地节省了机架空间。所有的R&SSMA100B都配有一个方便的触摸屏以及一个易用的图形化用户界面，操作起来十分简单。对于台式操作，用户可选装一个带加大尺寸7“触摸 显示屏的19”、3HU机壳。