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点频信号源的组成以及应用方案详解

2020-2-19 19:22:45

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上期文章主要讲解了正玄波的信号特性，本周西安安泰仪器维修中心小编主要跟大家分享点频信号源的基础知识：
　　信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。
　　信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。信号发生器也被称之为信号源；下面主要讲解一下点频信号源：
　　一般来说，点频信号源由三部分组成：
　　1.参考源部分：决定整个信号源频率稳定度；
　　2.频率合成部分：决定输出信号频率参数；
　　3.输出功率控制部分：决定输出信号功率参数

　　图1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：
　　1.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。
　　2.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。
　　3.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2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3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4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5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6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7DDS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8信号源输出信号功率的控制
　　点频信号源的应用：
　　1.系统本振：
　　–相位噪声
　　–频率精度
　　2.器件失真性能测试
　　–杂散
　　–三阶失真TOI
　　3.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。
　　以上内容主要讲解点频信号源的具体概念以及应用方案。更多由电子测量类仪器维修使用知识欢迎关注“安泰测试”微信公众号或者访问安泰仪器维修网（www.agitekservice.com）。