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射頻信號源基本原理
閱讀：3130 發(fā)布時間：2021-4-15
射頻信號源顧名思義就是產線射頻信號的一個源，或者說是一臺儀表,。有些地方可能會稱作矢量射頻信號源,，我們一般將只能產生模擬射頻單頻信號且無法產生調制信號的這一類儀表稱作信號源，比如 Rigol 的 DG 系列,。
它能產生標準的如正弦波,、方波、三角波一類的簡單信號,，也可稱作為是任意波形發(fā)生器,。
真正意義上的信號源是用于產生矢量信號，即數(shù)字通信中常用的調制信號,，支持如 l/Q 調制：ASK,、FSK、MSK,、PSK、QAM,、AM,、FM、脈沖信號等,。
比如說 Rigol 的 DSG 系列,。
通過下面框圖可以簡單的看一看射頻信號源的原理,。
信號流程從左至右首先看到的是一個 DDS 以及連接到它的 10M TCXO（或者也可以叫 OCXO），先來看這個 DDS,。
DDS 直接數(shù)字合成
DDS 是直接數(shù)字合成技術,，簡單講也就是頻率合成技術。通過由混頻器,、倍頻器和分頻器等組成,，對標準頻率源進行加減乘除等必要的算術操作，再通過放大,、濾波后分離選出需要的頻率信號,。
DDS 通常是輸出一個頻率比較小的信號，跟 10M 參考信號混頻后降頻主要負責儀表的低頻段輸出,，而高頻率部分由 VCO 輸出,。
10M TCXO
這個就是一個標準的 10MHz 的參考信號，一般在儀表的背部都會有一個 10MHz IN 和 10MHz OUT 兩個接口,，用于將兩臺儀表時鐘同步,。
在這里 10MHz 主要是提供一個標準的參考信號，在此功能的板端都會有一個內置的頻率參考源用以輸出 10M 信號（如下圖）,，而上圖所示主要是起外部時鐘同步信號作用,。
除了上述兩種以外，還有第三種,，有些儀表的選配項包括一個 TCXO 或者 OCXO 我們叫高穩(wěn)晶振,，或者叫晶體諧振器，它的諧振頻率很穩(wěn)定,，所以一般用于選件的方式來添加,，它一般通過儀表的背部接口處直接插入就好，比較方便,，儀表廠商會重新針對頻率項進行復測以確保頻率是穩(wěn)定且準確的,。
VCO
VCO 一般指壓控振蕩器，通過原理圖標我們可以看出這種圖示一通常是源器件的標識,。
壓控振蕩器指輸出頻率與輸入控制電壓有對應關系的振蕩電路,，其實也就是產生一個范圍的頻率區(qū)間。一部分頻率會通過【P/D】鑒相器與 DDS 和 10M 參考信號混頻而來的一路信號進行鑒相,，鑒相器的主要功能就是將兩路信號的相位進行鑒別和統(tǒng)一,，保持相位的一致性。VCO 鑒相的這一條通過是通過下面兩張圖都有的一個器件：Divider 來操作的,。
鑒相完以后的標準信號有些儀表可能會需要倍頻,，這個時候就會用到倍頻器，如下圖紅框，倍頻器的路徑可能不是一條通路,，舉個例子：頻率為 9k~15GHz 的頻率范圍,，在頻率合成單元可能只產生的是一個 9k~4GHz 的一個低頻信號，然后通過倍頻器,，不段的往上倍頻以產生更高頻率的區(qū)間,。
所以對于工程師而言在排查一些問題的時候，如果頻率范圍不一樣可能板端走的路徑是不同的,。倍頻主要是針對一些頻率較高的儀表會使用,。
IQ 調制
對于支持內外 IQ 調制功能的儀表會多一塊 IQ 的板子，主要負責調制信號的產生,。在儀表的背部會有 I IN,、I OUT、Q IN,、Q OUT 四個 BNC 接口用以連接外部調制信號,。
另外一種是儀表自帶的內部 IQ 調制功能，用戶可選擇內部和外部兩種 IQ 調制方式,，內部 I+Q 調制帶寬達 60MHz,，EVM<0.7%，EVM<2%（典型值）,，可以下載免費的 Ultra IQ Station 用于方便的生成矢量信號波形,。
通常標配調幅，調頻,，調相等模擬調制方式,，可選配脈沖調制及脈沖序列發(fā)生器自定義的脈沖序列，以及 I/Q 調制和 IQ 基帶發(fā)生器,，可生成 QAM,、ASK、PSK,、FSK,、MSK 等各種常用的調制信號，所有調制都支持內部和外部調制源,。
接下來信號會經過一個叫 ALC 的環(huán)路
ALC（Automatic Level Control）自動電平控制,，是針對由于器件本身變化,環(huán)境引起工作點變化等，在電路中加入的穩(wěn)定電平的電路,。在一定范圍內,，ALC 電路自動糾正偏移的電平回到要求的數(shù)值。例如功率 ALC 電路,，就是射頻信號源的幅度輸出值測試過程中,，要求輸出一定功率,，由于器件由冷變熱導致放大倍數(shù)變化功率偏離要求,，ALC 電路自動感知這個變化調整回路的參數(shù),，使得功率維持正常數(shù)值。
實現(xiàn)上述這個過程中通常 ALC 電路會搭配可調衰減器來調整補償幅度值,。
可調衰減器電路通常是由反向串聯(lián)的很多二極管組成,。
ALC 電路其實還包含有如指數(shù)放大、比較積分,、零點調節(jié),、對數(shù)放大、檢波,、功率分配等電路,，整個過程還是挺復雜的，這里以后慢慢講,。
在信號流圖的最后面輸出之前會看到還有一個 ATT 的圖示,，這個是干什么的？
我們在使用信號源的時候功率輸出幅度的范圍通常是很大的一個區(qū)間,，以 Riogl 的 DSG 系列射頻信號源來說,，其幅度值最大在 -110dBm~+20dBm，可是通過 ALC 電路搭配可調衰減器是不足以達到這么大的取值范圍,，所以在終端輸出之前會再加一個單獨的 ATT 電路,，即固定衰減器電路，這里面是由不同大小的衰減器及直通開關組成,，通過不同路徑的組合達到衰減量變化的目的,。
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