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。
圖1 射頻信號發生器外接USB功率計
如圖1所示,深圳市鼎陽科技SSG3000X和SSG5000X系列射頻信號發生器,均支持主流的USB功率計,通過對多個頻點的平坦度修正,可以方便地修正線損和信號發生器本身的精度誤差。
圖2 通過外接USB功率計修正多個頻點的平坦度
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。
圖3 通過外接低通濾波器提高頻譜純度
如圖3所示,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,如圖4所示。
圖4 通過外接功率放大器提高最大輸出電平