Генераторы N5183A серии MXG Agilent Technologies

3.3Генератор ВЧ Agilent Technologies N9310A

4. Расчетное задание

Выводы

Перечень ссылок

 

Введение

 

Электронный генератор представляет собой устройство, преобразующее электрическую энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электрических колебаний требуемой формы, частоты и мощности.

Являясь первоисточником электрических колебаний, генераторы широко используются в радиопередающих и радиоприемных (супергетеродинных) устройствах, в измерительной аппаратуре, в ЭВМ, в устройствах телеметрии и т. д.

По диапазону генерируемых частот генераторы делятся на низкочастотные (от 0,01 Гц до 100 кГц), высокочастотные (от 100 кГц до 100 МГц) и сверхвысокочастотные (от 100 МГц и выше).

Широкое внедрение сложных радиоэлектронных устройств в различные отрасли народного хозяйства ставит перед разработчиками радиоаппаратуры две важнейшие задачи: повышение ее надежности и уменьшение массы и габаритов. Надежность аппаратуры в настоящее время повышается за счет применения соответствующей элементной базы и специальных методов построения систем.

Поэтому очень важно ознакомиться с параметрами генератора и выбрать необходимый для определенных целей.

 

1. Классификация частот

 

Частотой колебаний называют число полных колебаний в единицу времени:

= n / T; (1.1)

 

где T - время существования n колебаний.

Для гармонических колебаний частота , где Т - период колебаний. Единица частоты Гц определяется как одно колебание в одну секунду. Частота и время неразрывно связаны между собой, поэтому измерение той или другой величины диктуется удобством эксперимента и требуемой погрешностью измерения. В Международной системе единиц СИ время является одной из семи основных физических величин. Частота электромагнитных колебаний связана с периодом колебания Т и длиной однородной плоской волны в свободном пространстве [1].

Спектр частот электромагнитных колебаний, используемых в радиотехнике, простирается от долей Гц до тысяч ГГц. Этот спектр вначале разделяют на два диапазона - низких и высоких частот. К низким частотам относят инфразвуковые (ниже 20 Гц), звуковые (20- 20 000 Гц) и ультразвуковые (20-200 кГц) [2].

Высокочастотный диапазон, в свою очередь, разделяют на высокие частоты (20 кГц - 30 МГц), ультравысокие (30 - 300 МГц) и сверхвысокие (выше 300 МГц). Верхняя граница сверхвысоких частот непрерывно повышается, и в настоящее время достигла 80 ГГц (без учета оптического диапазона).

Такое разделение объясняется разными способами получения электрических колебаний и различием их физических свойств, а также особенностями распространения на расстояние. Однако четкой границы между отдельными участками спектра провести невозможно, поэтому такое деление в большой степени условно.

 

2. Генераторы ВЧ фирмы Rohde & Schwarz

 

Один из ведущих мировых лидеров на международном рынке в области измерительного оборудования и радиокоммуникаций, фирма Rohde & Schwarz основана в 1933 г. учеными физико-технического университета в Йене (Германия) Лотаром Роде и Германом Шварцем. На предприятиях и в представительствах компании в более чем 70 странах занято 7400 сотрудников. Головной офис фирмы находится в Мюнхене.

Группа компаний Rohde & Schwarz работает в следующих направлениях:

контрольно-измерительное оборудование;

радиомониторинг и пеленгование;

цифровое и аналоговое теле- и радиовещание;

системы радиосвязи;

профессиональная мобильная радиосвязь стандарта TETRA;

защита информации и безопасность связи;

специальные технические средства;

Благодаря разнообразным технологическим Rohde & Schwarz занимает почетное место среди технологических лидеров во всех областях своей деятельности [3].

 

2.1 Генератор ВЧ-сигналов R&S® SMB100A

 

Рисунок 2.1 - ГенераторВЧ-сигналов R&S® SMB100A

 

Особенности генератораВЧ-сигналов R&S® SMB100A:

1) Наилучшее качество сигнала в среднем классе.

К основным спектральным характеристикам аналоговых генераторов сигнала относятся фазовый шум, гармонические и негармонические паразитные составляющие, а также широкополосный шум. Причем многие измерения фокусируются на нескольких аспектах одновременно. Например, во время измерений блокировки, основную роль в создании нежелательных радиочастотных помех в соседнем канале играют негармонические составляющие и фазовый шум.

Что касается параметров фазового шума SSB, то здесь R&S®SMB100A достигает превосходных значений во всем диапазоне частот от 9 кГц до 6 ГГц. На частотах выше 23,3475 МГц R&S®SMB100A использует делители частоты. Ниже этого значения выходной сигнал генерируется встроенным синтезатором DDS. В отличие от используемого в приборе подхода традиционные генераторы на частотах ниже 250 МГц используют смесители, что дает значительно худшие характеристики фазового шума. Таким образом, R&S®SMB100A можно использовать в измерительных установках вместо высококачественных кварцевых генераторов фиксированной частоты, которые часто используются в качестве источника опорного сигнала. При этом R&S®SMB100A сочетает равные или даже лучшие характеристики с возможностью регулировки частоты и уровня, что очень удобно, так как можно идеально адаптироваться к тестируемому устройству. Более того, путем изменения этих параметров R&S®SMB100A позволяет определять диапазон допустимых значений тестируемого устройства по отношению к эталону.

2) Самая высокая в своем классе выходная мощность.

R&S®SMB100A сочетает превосходное качество сигнала с высокой выходной мощностью >+18 дБм в широком диапазоне частот от 1 МГц до 6 ГГц, что уникально для приборов такого класса. Значение максимальной достижимой выходной мощности составляет +25 дБм (т.е. существенно выше номинальной), обеспечивая достаточный запас для компенсации потерь в измерительных установках. В большинстве случаев это позволяет обойтись без дополнительных внешних усилителей, что означает экономию места и существенное снижение стоимости системы измерений. Высокая выходная мощность превращает R&S®SMB100A в идеальный прибор для контроля мощных устройств, например высокоуровневых смесителей.

Особо следует отметить, что гармонические составляющие в R&S®SMB100A подавляются до номинального значения -30 дБн, даже при выходной мощности +18 дБм.

3) Универсальный источник ВЧ-сигнала.

Широкий частотный диапазон генератора сигналов, высокая выходная мощность и различные режимы модуляции превращают его в гибкий источник сигнала для решения самых разнообразных задач. Минимальная частота 9 кГц позволяет выполнять измерения электромагнитной совместимости. Максимальная частота 6 ГГц перекрывает диапазоны ISM, а также все основные диапазоны мобильной радиосвязи.&S®SMB100A с превосходными характеристиками поддерживает все основные режимы аналоговой модуляции АМ, ЧМ, ФМ и импульсную модуляцию. В случае модуляции АМ и ЧМ, ФМ, ВЧ-несущая модулируется внутренним НЧ-генератором с диапазоном частот до 1 МГц или внешним источником сигнала. Также присутствуют два разных внутренних источника модуляции для генерации сигналов с двухтональной модуляцией. Благодаря цифровой реализации процесса модуляции, она выполняется с высокой точностью и минимальными искажениями. Например, сигналы с АМ в высокочастотном диапазоне генерируются с номинальным значением суммарного коэффициента гармоник всего 0,1 %.

Стандартная защита от перенапряжения на частотах до 6 ГГц защищает R&S®SMB100A от подачи на ВЧ-выход высоких внешних напряжений и сигналов большой мощности. Эта система не пропускает через ВЧ-выход обратную мощность и обеспечивает высокую степень надежности.

4) Идеален для производства

В условиях производства, когда речь заходит о компенсации всевозможных потерь мощности, максимальная выходная мощность становится ключевым критерием.

Не подверженный износу электронный аттенюатор R&S®SMB100A надежно работает даже при частых изменениях уровня. В результате гарантируется высокий коэффициент готовности в измерительных системах. Кроме того стандартная защита от перенапряжения защищает R&S®SMB100A от высокой обратной мощности или от попадания постоянного напряжения на ВЧ-выход.

5) Готовность к применению в аэрокосмических и оборонных приложениях.

В аэрокосмических и оборонных приложениях для тестирования радарных систем часто используются импульсные сигналы. Для удовлетворения этой потребности R&S®SMB100A можно оснастить встроенным импульсным модулятором и импульсным генератором с превосходными характеристиками. Импульсный модулятор, например, позволяет тестировать радары с номинальным значением отношения уровней 90 дБ и очень короткими фронтами с номинальным значением 10 нс. На импульсный модулятор можно подавать либо внешний видеосигнал, либо одиночные или двойные импульсы с внутреннего импульсного генератора.

Благодаря широкому диапазону рабочих температур от 0 до +55 °C и максимальной допустимой высоте 4600 м над уровнем моря, R&S®SMB100A надежно работает в самых жестких климатических условиях. Для удовлетворения требований секретности предусмотрена специальная процедура удаления и очистки, которая надежно удаляет данные пользователя. Это гарантирует, что никакие секретные данные не будут вынесены за пределы закрытой зоны. Кроме того, порты LAN и USB можно отключать и защищать паролем.

 

2.2 Генератор ВЧ сигналов R&S® SM300

 

Рисунок 2.2 - Генератор ВЧ сигналов R&S® SM300

 

Генератор сигналов R&S SM300 обладает всеми чертами, присущими генератору сигналов общего назначения: широким динамическим диапазоном, большим набором функций модуляции и высокой надежностью.

Область применения R&S SM300 практически не ограничена. Он пригодится и разработчикам и в сервисе, и в производстве, где он может использоваться в качестве гибкого источника сигнала в автоматических тестовых системах.

Особенности генератора ВЧ сигналов R&S® SM300:

) Электромагнитная совместимость:

управление уровнем генератора сигналов в диапазоне частот от 20 Гц до 3,0 ГГц;

режимы модуляции: АМ и импульсная;

встроенный генератор импульсов;

стандарты: EN61000-4-3/6; MIL-STD-461E, ISO 11451 и ISO 11452, каждый до 3 ГГц.

) Встроенный модулятор I/Q для внешних модулирующих сигналов:

Встроенный модулятор I/Q расширяет диапазон применения R&S SM300 до мобильных радиосетей, делая возможной векторную модуляцию сигналов основного диапазона для GSM, 3GPP или IEEE 802.11 b,g.

) Широкий набор аналоговых режимов модуляции:&S SM300 способен работать со всеми аналоговыми режимами модуляции: АМ,ЧМ,ФМ,импульсная. Его можно использовать для генерации сигнала помехи при измерении электромагнитной совместимости, например, в автомобильной, военной и авиационной промышленности, или для коммерческих измерений.

) Свипирование по уровню и по частоте:&S SM300 позволяет выполнять свипирование встроенным генератором ПЧ, а также свипирование в диапазоне ВЧ и свипирование по уровню шагами, установленными пользователем [4].

 

Таблица 2.1 -Технические характеристики генератора ВЧ сигналов R&S® SM300

Диапазон частот	ВЧ: от 9 кГц до 3 ГГц, НЧ: от 20 Гц до 80 кГц
Разрешение по частоте	0,1 Гц
Режимы модуляции	АМ / ЧМ / ФМ / импульсная / IQ
Разрешение по уровню	0,1 дБ
Погрешность уровня	<1 дБ (для уровней >-120 дБм)
Диапазон уровня	от -127 дБм до 13 дБм
Время установления частоты и уровня	< 10 мс
Фазовый шум SSB	<-95 дБм (1 Гц) (при f = 1 ГГц, f = 20 кГц)
Встроенный генератор модуляции	от 20 Гц до 80 кГц

 

2.3 Генератор ВЧ-сигналов R&S® SMR60, от 10 МГц до 60 ГГц

 

Рисунок 2.3 -Генератор ВЧ-сигналов R&S® SMR60

 

Микроволновой генератор сигналов R&S® SMR50 представляет собой генератор немодулированного сигнала с возможностью импульсной модуляции. Микроволновой генератор сигналов R&S® SMR50 имеет диапазон частот от 10 МГц до 50 ГГц и нижнюю частоту 1 ГГц. Нижнюю граничную частоту можно понизить до 10 МГц, установив дополнительный расширитель частоты с диапазоном от 0,01 ГГц до 1 ГГц (R&S®SMR-B11). Также присутствует широкий диапазон выходных частот: от 10 МГц до 60 ГГц с шагом 0,1 Гц.

В настоящее время семейство R&S®SMR состоит из 5 моделей:

R&S®SMR20 (10 МГц - 20 ГГц);

R&S®SMR30 (10 МГц - 30 ГГц);

R&S®SMR40 (10 МГц - 40 ГГц);

R&S® SMR50 (10 МГц - 50 ГГц);

R&S® SMR60 (10 МГц - 60 ГГц).

Все модели характеризуются очень малым временем переключения частоты, составляющим < 10 мс +2 мс/ГГц, и шагом установки 0,1 Гц.

Особенности этих моделей:

1) Прецизионная установка выходного уровня.

Генераторы сигналов ВЧ-диапазона часто используются для калибровки измерительных приемников. Для этого нужна очень высокая точность установки и стабильность выходного уровня вкупе с малым шагом установки. Необходимые показатели достигаются за счет использования прецизионного частотно-корректированного регулятора уровня для уровней выше -20 дБм. Диапазон установки может быть расширен до -130 дБ за счет использования СВЧ-аттенюатора (опция R&S®SMR-B15 или R&S®SMR-B17).

2) Аналоговая линейная перестройка частоты.

Режим аналоговой линейной перестройки частоты соответствует режиму аналоговой перестройки классических генераторов качающейся частоты за тем исключением, что перестройка полностью синхронизирована во всем диапазоне. Таким образом, достигается великолепная точность частоты в целом, характерная для генераторов со ступенчатой цифровой перестройкой частоты, но с гораздо большей скоростью перестройки, составляющей не менее 600 МГц/мс на частотах более 2 ГГц. В сочетании со скалярными анализаторами цепей или подходящими анализаторами спектра это позволяет выполнять настройку СВЧ-фильтров в реальном времени.

3) Реализует множество видов модуляции.

Генераторы семейства R&S®SMR обеспечивает классическую аналоговую модуляцию без каких-либо ограничений. Так, например, в режиме ЧМ со связью по постоянному току генератор R&S®SMR можно использовать как точный ГУН (генератор, управляемый напряжением). Сочетание различных типов модуляции позволяет получать более сложные сценарии испытаний. Кроме того, встроенный импульсный модулятор позволяет задавать задержку импульса, что дает возможность тестировать целые радарные системы [4].

Таблица 2.2 -Технические характеристики генератора ВЧ сигналов R&S® SMR60

	R&S SMR20	R&S SMR27	R&S SMR30	R&S SMR40	R&S SMR50	R&S SMR60
Диапазон	0,01-20 ГГц	0,01-27 ГГц	0,01-30 ГГц	0,01-40 ГГц	0,01-50 ГГц	0,01-60 ГГц
Шаг сетки	0,1 Гц
Выходной уровень	от -130 дБм до +13 дБм
Выходное сопротивление	50 Ом
Модуляция	импульсная, генератор сигналов c модулятором АМ/ЧМ и генератором НЧ (опция R&S®SMR-B5)
Свипирование	цифровое, аналоговое
Дистанционное управление	Интерфейс IEC 60625 (IEEE 488)
Рабочая температура	от 0 °C до 55 °C
Влажность	95% относительной влажности при +25 °C/+40 °C

 

3. Генераторы ВЧ фирмы Agilent Technologies

 

Компания Agilent Technologies предоставляет самый широкий на рынке спектр контрольно-измерительных решений, в т.ч. оборудование для радиоизмерений (генераторы сигналов, анализаторы сигналов, анализаторы цепей), осциллографы и приборы общего назначения (мультиметры, генераторы импульсов, системы сбора данных, источники питания, логические анализаторы), решения для проектирования и моделирования (в т.ч. решение для автоматизации разработки электронных устройств, решение для проектирования высокочастотных/смешанных интегральных схем, решение для электромагнитного моделирования пассивных трехмерных структур произвольной формы, решения для моделирования антенн, и пр.), решения для тестирования телекоммуникаций.