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[提問] 射頻信號發生器提高性能小技巧匯總--Agitek service

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發表于 2020-9-1 14:00:17 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
關鍵詞: 信號發生器維修
射頻信號發生器是我們常用的一種通用電子測試測量儀器,與傳統的函數信號發生器不同,它主要用于產生射頻的連續波信號,或者是以射頻信號為載波的調制信號。射頻信號發生器可以作為激勵源,廣泛應用于電子產品的測試測量和各類電子實驗室的電路實驗。
決定一款射頻信號發生器性能的因素有很多,總結起來,起關鍵作用的有三個方面:
1)研發工程師的設計經驗
2)消耗的硬件成本
3)生產所采用的校準測試平臺和耗費的時間

許多經濟型的射頻信號發生器,其技術參數已經基本能夠滿足基礎應用。但對于一些更高的專業領域,關鍵指標上還有些差距,那么在節省預算的前提下,怎么能夠有效地提高射頻信號發生器性能,從而拓展它的應用范圍呢?本文將分享幾個實用小技巧。

1、通過外接功率計,提高射頻信號發生器的幅度精度。
受限于信號發生器本身的輸出幅度精度,以及信號發生器和被測件之間連接件的頻響特性,到達被測件的信號幅度可能會比預期具有更大的誤差。

2、通過外接高精度恒溫晶振,提高射頻信號發生器的穩定性,并改善近端相噪水平。
我們知道,決定信號發生器頻率精度和穩定性的唯一因素,就是機器使用的參考晶體振蕩器。出于成本的考慮,經濟型的信號發生器普遍沒有采用昂貴的恒溫晶振,但是在某些特殊的測試場景,我們會非常關注信號發生器的絕對頻率精度,或者隨時間和溫度的漂移導致的穩定度,這個時候只需要單獨采購一個高精度的恒溫晶振選件,作為信號發生器的外部參考,就可以有效地解決這個問題。
另外,當頻率偏移小于1kHz時,信號發生器發出信號的穩定度和相位噪聲將主要由參考時鐘決定,采用高精度的恒溫晶振,有利于改善信號的近端相噪水平。

3、通過外接低通濾波器降低射頻信號發生器的諧波和雜散
信號發生器在輸出設定的基波信號的同時,會伴隨有一定幅度的諧波、分諧波和雜波信號,大多數情況下我們是不需要諧波分量的,或者說這些諧波分量的存在會對正常的測試帶來一定的干擾。


我們根據實際測試情況,選擇一個合適的低通濾波器連接到信號發生器的輸出端,可以有效地過濾掉高頻的諧波分量,提高信號的頻譜純度。
接入低通濾波器,難免對輸出信號的幅度和平坦度造成一定的影響,我們可以通過提高輸出信號電平和外接USB功率計的方法,對平坦度和精度進行補償。

4、通過外接功率放大器提高射頻信號發生器的最大輸出電平
一般來說,經濟型信號發生器的最大輸出電平通常不會大于20dBm,如果你想得到更大的信號功率,外接功率放大器是一個不錯的選擇。在這里需要注意的是,大信號的諧波電平通常都比較高,外接功放以后,諧波電平增長的幅度會更大,如果你對信號的頻譜純度有一定的要求,可以參考方法三,在功放后面再加一個合適的低通濾波器,從而減小諧波分量對測試結果的影響。

我們通過外接功放能夠提高信號發生器的最大輸出電平,那么外接一個衰減器,是不是能擴展信號發生器的最小輸出電平呢?答案是否定的。通常一個射頻信號發生器的最小輸出電平是由這個產品的硬件結構決定的,設計方案決定了它的噪聲水平,它能夠輸出的最小信號一般要高于這個噪聲電平3~5dBm左右。在信號發生器輸出小信號的時候,外接一個衰減器,由于衰減器只會對有效信號進行衰減,而對儀器的本底噪聲不會有任何影響,這樣會使小信號低于機器的底噪,從而無法得到檢測。

5、通過外接衰減器改善射頻信號發生器的匹配
信號發生器的測量不確定度,是指由于信號發生器的輸出阻抗不是理想的50Ω,使得輸出信號進入理想負載后,有一部分會被反射回去,而信號發生器又不能完全吸收這部分反射信號,其中部分反射信號會再次輸出到負載,這種來回反射會改變被測器件的有效輸入電平,從而導致測量的不確定性。每一個信號發生器都會有一個關鍵指標VSWR,是專門用于度量它的測量不確定度的。
改善射頻信號發生器測量不確定度的一個簡單有效方法,就是在信號發生器輸出端外接一個匹配良好的固定衰減器。

當我們對某個指標有較高要求,而手上的信號發生器達不到的時候,可以使用以上的幾種方法作為臨時的解決方案。但是這些方法,均需要增加一些額外的成本,并且會使整個測試系統變得更加復雜,所以在運用的時候,需要進行綜合考慮,確保既能夠達到我們的測試目的,又不引入新的誤差。本文由西安安泰儀器維修中心整理發布,歡迎留言。
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 樓主| 發表于 2020-9-11 10:49:05 | 只看該作者
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