优化您的信号发生器的九条心得 — 第 1 部分

优化您的信号发生器的九条心得 — 第 1 部分

进行更好的测量

在无线通信、军事通信或雷达应用中，频谱中充斥着各种干扰，您面临着持续的带宽压力。通过信号仿真来对您的器件进行测试至关重要。信号发生器可以为各种元器件和系统测试提供精确而高度稳定的测试信号。了解信号发生器的功能和性能是确保测量准确性和一致性的第一步。本应用指南分为两部分，主题是讨论我们在优化信号发生器方面所取得的心得体会。

第 1 部分：

• 提高幅度精度
• 优化宽带宽信号的性能

第 2 部分：

•  优化切换速度
•  优化信号发生器的相位噪声性能

1. 提高幅度精度

射频信号发生器用于测试射频元器件、接收机、发射机和系统。针对不同的应用，它需要具有较大的输出功率范围。信号发生器的输出功率范围由步进衰减器决定，步进衰减器包括不同的衰减器组合和自动电平控制（ALC）电路，如图 1.1 所示。步进衰减器提供粗略的功率衰减（以 5 dB 递进）以实现低功率电平，ALC 电路则用于在衰减器保持范围内提供精细的功率电平调整。信号发生器在其射频输出端口提供非常精确的幅度电平。

在常见的测试设置中，您很可能会在信号发生器和被测器件（DUT）之间使用无源器件（如电缆、滤波器或开关）和有源器件（如放大器或混频器）。这些额外的元器件会给测试系统带来插入损耗或增益。您需要考虑这些因素并确保被测器件输入端具有精确的幅度电平。

此外，射频信号发生器能够输出高达 25 dBm 和低至 -120 dBm 的信号。如果您需要的输出功率超过这个规定范围，则可以使用放大器增加输出功率，或使用衰减器降低输出功率。

当您将外部放大器、衰减器或其他元源附件与信号发生器搭配使用时，有几种方法可以优化幅度精度。常用的方法是使用矢量网络分析仪（VNA）来测量整个信号路径上的增益或损耗，并将校正值输入到信号发生器中。接下来您将了解如何使用新型信号发生器的内置功能来提高幅度精度的心得。

心得 1：使用平坦度校正

当您在信号发生器和被测器件之间添加元器件时，校准面和测试面不在同一端面上。您必须校正这两个端面之间的差异。通过用户平坦度校正，可以对射频输出幅度进行数字调整，补偿电缆、开关或其他器件的外部损耗。使用功率计和传感器来校准测量系统，可以自动创建一个功率电平校正表格。

USB 功率传感器（Keysight U2000 系列）可以直接连接是德科技 X 系列信号发生器。信号发生器可用作功率计，在测试面上测量功率。校正值可以保存到信号发生器的存储器中。在下一次使用相同的测试配置时，您可以调用并应用校正值。两个频率点之间的校正值由插值确定。下面的图 1.2 显示了使用信号发生器和 USB 功率传感器进行平坦度校正的设置。

您也可以使用是德科技 N1911A/N1912A 或 N4419A/B 功率计通过 GPIB 接口连接是德科技 X 系列信号发生器或高性能信号发生器（PSG）来执行校正。如果您没有所需的是德科技功率计，您也可以手动输入校正值。

心得 2：使用外部电平控制

信号发生器的射频输出功率由 ALC 电路持续进行监测，以确保输出功率不会随着时间推移或温度波动而漂移。如果放大器等外部元器件的状况随时间和温度下降，固定平坦度校正不能解决外部元器件引起的幅度漂移。

外部电平控制可让您将 ALC 反馈源移动到距离被测器件更近，它可以解决测试装置中连接线和元器件固有的大部分功率不确定度问题。随着功率耦合器/分配器输入端的射频功率电平发生变化，外部检测器会返回补偿负电压。ALC 电路使用此负电压来对输出功率进行调整，采用的方式是提高或降低信号发生器的功率。这样可以确保功率耦合器/分配器输入端有恒定的功率电平。功率损耗由耦合器上的插入损耗引起。确保根据您所需的功率和频率范围指定您的检测器和耦合器/功率分配器。

2. 通过信道校正优化宽带宽信号的性能

当您使用信号发生器输出连续波时，信号发生器在射频输出端口确认其输出幅度精度。由于温度会随时间而升高，信号发生器通过自动电平控制（ALC）电路或外部电平控制功能来监控和调节其输出功率。

但是，我们在前一节中提到的内容适用于特定的频率点幅度补偿。在不同的频率点上，针对幅度平坦度要应用不同的偏置值。如果信号是调制过的信号，这个信号会占用一定的带宽。只对信号应用一个偏置值，不能校正整个信号带宽的平坦度效应。这些效应不仅包括幅度平坦度，还包括相位平坦度。

心得 3：使用内部信道校正

大多数新款矢量信号发生器都支持内部校准程序，这个程序会在整个射频频率和功率电平范围内收集基带和射频幅度和相位误差的校正数据。校正数据包括实时时用于基带波形的校正滤波器参数。信号处理在数字信号处理器（DSP）中进行。这种实时校正非常重要，特别是对于宽带宽信号的产生。

图 2.1 所示为一个 5G 新空口（NR）信号的信号分析，该信号的带宽高达 100 MHz。从图 B 可以看出，信号频谱从左至右略有下降。使用 OFDM 解调均衡器，您可以轻松、清楚地看到，在游标 1 和游标 2 之间的信道频率响应差异为 2.6 dB，如图 D 所示。这种差异是由信号发生器的射频平坦度引起的。

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