利用跟蹤信號發(fā)生器增強頻譜分析能力(一)
出處:mps22 發(fā)布于:2007-11-13 14:34:00
圖1給出了一個常見的具有跟蹤源功能的RF頻譜分析結構,在這個結構中,跟蹤信號發(fā)生器由一個混頻器、放大器和設定在個固定中頻(IF)的RF信號發(fā)生器實現(xiàn)。對于這種方案,只有在分析儀掃描本振(LO)時,才能實現(xiàn)頻率掃描。另外,分析儀還必須提供本振的輸出采樣。如果分析儀的分辨帶寬RBW)濾波器(不管是模擬還是數(shù)字)是固定的,而且只掃描LO,這種方案才能輸出正確的信號。
在這種配置中,信號發(fā)生器被設定到所需頻段(這可以從分析儀制造商的數(shù)據(jù)或者實驗中獲得)的IF。IF可以通過下面的方法來發(fā)現(xiàn),即使用寬的分辨帶寬(RBW)濾波器,并調整信號發(fā)生器直到在分析儀上出現(xiàn)噪聲基底上升時。通過切換到較窄的RBW,并調整信號發(fā)生器到幅度,可以更加地估計IF值。
當分析儀的LO信號和信號發(fā)生器IF信號混頻時,混頻器的輸出將包含一個頻譜成分,該成分剛好是分析儀在掃描中的那一點調諧到的RF信號(掃描信號發(fā)生器信號)。然后把DUT放到混頻器輸出和分析儀的RF輸入之間。跟蹤信號發(fā)生器信號在掃描過程中會自動掃描,為掃頻標量測量描提供一個完全同步的信號。
盡管將分析儀的LO輸出直接連到混頻器的想法很好,這會給大多數(shù)的分析儀帶來問題。通常,在LO輸出口沒有足夠的反向隔離。其結果,信號發(fā)生器的IF信號將會泄漏到分析儀的IF級,從而進入儀器的和后續(xù)的IF級,使得噪聲基底提高。
一個環(huán)形器能夠增加隔離(大約20dB),但是會降低送到混頻器的LO功率。更好的方法是采用一個高隔離度的放大器,它能為直到6GHz的頻段提供高達50dB的隔離。另外,它能夠允許寬帶工作,并在只能得到低功率的LO時,它可以實現(xiàn)好的LO驅動電平。設計的這種高隔離度放大器的輸入功率為0dBm。
這種改進的方法和配置見圖1,它是用DKD公司開發(fā)的兩種跟蹤信號發(fā)生器系統(tǒng)的基礎。在其中一個系統(tǒng)(型號為TG100)中,混頻器和高隔離度的放大器被集成在一起(圖2)。在另一個系統(tǒng)(型號為TG200)中,放大器是一個獨立的模塊,這樣,對于低頻段和高頻段的特定分析儀,可以使用不同的混頻器(圖3)。前者工作頻段為500kHz到2.6GHz,并且它的高頻擴展段范圍為2.0到4.5GHz。后者對于低頻段(到2.6GHz)使用一個混頻器,而對于高頻擴展段(到6GHz)使用另一個混頻器。兩個系統(tǒng)的輸入功率均為0dBm。對于許多分析儀,增加一個LO倍頻器和適當?shù)?SPAN onmouseover=_tipon(this) onmouseout=_tipoff()> 混頻器,就可以工作到第二高頻擴展段,對于許多儀器來說,該頻段都在10GHz以上。
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圖4給出第二種跟蹤信號發(fā)生器系統(tǒng),其中使用來自安捷倫公司的HP8566A/B頻譜分析儀。該信號發(fā)生器配置能夠覆蓋頻譜分析儀的頻段(直流到2.5GHz)。該儀器在低頻段的IF是3621.4MHz,而信號發(fā)生器在該頻率上的功率大約為+6dBm。在在這種配置中,信號發(fā)生器輸入混頻器的射頻(R)端口,LO的采樣輸入到本振(L)端口,中頻(I)端口中包含由混頻產(chǎn)生的差信號,即跟蹤信號發(fā)生器輸出信號?;祛l的和產(chǎn)品也加到DUT的輸入端,但是其頻率為2×(3621.4MHz)=7242.8MHz或者更高。I端口的3dB衰減器改進了從DUT往跟蹤信號發(fā)生器看回去的電壓駐波比。6dB衰減器把從HP8566來得的LO信號功率降到更適合于跟蹤信號發(fā)生器的0dBm。
利用該測試配置來進行測量,被測部件(DUT)為一段直通傳輸線(圖5),頻率范圍從直流到2.5GHz。把分辨帶寬濾波器手動設定為3kHz,并手動設置視頻帶寬和掃描時間,此時,未經(jīng)校準的結果顯示,從低端到高端有大約7dB的衰減(滾降)。當在分析儀輸入和跟蹤信號發(fā)生器輸出用50?終端取代直通線被測部件時,可以在超過80dB的動態(tài)范圍上(圖6)看到噪聲基底。從分析儀結果中減去(從圖形上)圖1中直通線相應的衰減。在視頻相減的結果是,連接直通線時出現(xiàn)平坦的蹤跡。因為糾正是通過視頻存儲[VIDMEM_A-(VIDMEM_BdL)]完成的,由于滾降,高端的噪聲基底將升高,因此使用3kHz的RBW、3621.4MHz頻率的信號功率為+8dBm、10dB內(nèi)部衰減以及I端口3dB衰減器,就能夠實現(xiàn)大約80dB的動態(tài)范圍。
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