点频信号源

出处:面包板 发布于:2020-06-28 14:26:23

  一般来说,点频信号源由三部分组成:

  参考源部分:决定整个信号源频率稳定度;

  频率合成部分:决定输出信号频率参数;

  输出功率控制部分:决定输出信号功率参数

  图6 信号源组成框图

  合成满足各项指标要求信号的技术称为频率合成技术,对信号频率进行合成的方式主要有三种:

  直接频率合成

  利用振荡器直接输出要求的频率信号,晶体振荡器因其Q值高而得到广泛应用,采用恒温晶振和稳补晶振可进一步提高其频率稳定度。主要应用于单点频率信号合成。

  间接频率合成

  利用PLL锁相环进行频率合成,其特点是可输出宽频率范围信号,频率变化步进较小,频率跳变速度较快。但存在频率变化步进和相噪指标相矛盾的缺点。PLL间接频率合成是频率合成的主要方式。

  直接数字合成(DDS)

  利用数字技术进行信号波形合成,其特点是输出频率步进指标很高,频率跳变速度很快,但输出频率范围较窄。

  图7 信号源频率合成技术及其优缺点

  直接频率合成技术原理框图如下图所示。采用温补晶振和恒温晶振可以提高晶体振荡器的频率稳定度。

  图8 直接频率合成原理框图

  间接频率合成技术原理框图如下图所示。锁相环由鉴相器;环路滤波器;压控振荡器(VCO);分频器等组成。

  从频率关系上分析,PLL相当于一个倍频器:PLL输出信号频率变化步进为其鉴相器工作频率。

  如果要求频率变化步进越小,鉴相频率相应变小,而要保证输出频率值则N值相应变大。较小的鉴相频率会使PLL环路带宽相应减小,从而使PLL动态性能(频率跳变速度)变坏。

  图10 间接频率合成原理框图

  对PLL输出信号的相位噪声指标进行分析。

  对参考源,PLL 为低通特性,带宽为环路带宽。PLL输出相噪是参考信号相噪按N倍频恶化。N越大,PLL输出相噪指标越差。在环路带宽外,PLL输出相噪由VCO 决定。

  图11 锁相环输出相位噪声指标

  提高PLL输出信号相位噪声指标的原则是减小分频比N,通过采用多锁相环和小数分频技术可以实现以上目的。

  图12 改善PLL输出信号相噪的方法

  直接数字频率合成DDS是随着数字技术的发展而出现的新技术,原理框图如下图所示。DDS由相位累加器;ROM 表;DAC;低通滤波器组成。

  图13 DDS直接数字合成技术原理框图

  信号源利用ALC(自动电平控制)技术来保证输出信号的幅度。大范围幅度调整由衰减器完成。

  图14 信号源输出信号功率的控制

  点频信号源的应用:

  系统本振:

  –相位噪声

  –频率精度

  器件失真性能测试

  –杂散

  –三阶失真

  接收机测试:

  –调制方式

  –幅度精度

  –杂散性能

  一般点频信号源都有扫描的功能,包括:频率扫描功能和功率扫描功能。

  频率扫描有2种方式:步进扫描和列表扫描。频率扫描需要关注:电平精度,平坦度,源匹配。

  步进扫描需要关注:精度,扫描点数,切换时间。列表扫描需要关注:精度,切换时间,停留时间。

  功率扫描需要关注:功率扫描范围,功率斜率范围,源匹配。功率扫描通过:自动电平控制ALC,ALC检测器,ALC驱动器和ALC调制器配合完成。


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