מבוא

גנרטור אותות יוצרים את סלע של בדיקות אלקטרוניקה מודרניות, מתן גירויים חשמליים מדויקים הדרושים כדי לאמת את כל מה שמגברי אודיו פשוטים מערכות תקשורת אלחוטיות מורכבות.התפוקה האידיאלית של מחולל אותות היא גלפור טהור, מתמטי מושלם גלפורציה. במציאות, הפלט של כל מחולל אותות פיזיים הוא נטל על ידי פגמים ⁇ סטיים המגדירים את השימושיות שלו ביישומים תובעניים אלה מתבטא בעיקר כמו עיוותים ועיוותים מזיקים.

הבנת ההבדל בין שני המעמדות הללו של חפצים, שורשיהם והשפעותיהם על מדידות ברמת המערכת הוא חיוני עבור כל מהנדס או טכנאי עובד עם RF, מיקרוגל, או מערכות דיגיטליות מהירות גבוהה.עיוות הרמוני מורכב אותות במספרים של תדירות בסיסית, שמקורם לא-לינאריות באופן מוחלט של אותות ה-Suricialation (Surative Defreteicial Analysis) מאפשר למהנדסים מדויקים יותר (Dicial Analysis) של ה-SDicial Analysiss) ל-Sicial Definition (מחדשניים (SDicialcasting) או ל-SDicial Definition) ל-SDicial Definition) ל-Sicial Definition) ל-SDic Deforicial Definition) ל-Sic Deforicial Definition) ל-Squaretial Definition (Sic Deforic Structure) ל-Ding) ל-S (מחדשניים בצורה משמעותית יותר, מאפשר שימוש ב-Dial Remoting of the Notecasting) ל-Sintecting: אותות (מחדשניים בצורה מדויקת יותר, תכונות של אותות של אותות (הפחתת אותות של אותות של ה-Sintecting: אותות ה-Sicial Definition (Dic Def

מאמר זה חוקר את האדריכלות הפנימית האחראית על חפצים אלה, מפרט את המצע המתמטי והפיזי של הרמוניות ודרבן, בוחן את ההשפעה המעשית שלהם על יישומים בעולם האמיתי, ומספק אסטרטגיות מעשיות לצמצום נוכחותם במדידות קריטיות.

הסיבות השורשיות: אדריכלות אותות גנרטורים וטעויות

הסוג הספציפי וחומרה של אותות לא רצויים קשורים ישירות לאדריכלות הבסיסית של מחולל האות. גנרטורים מודרניים נופלים בדרך כלל לשלוש קטגוריות עיקריות: Direct Digital Synthesis (DDS), שלב-Locked Loop (PLL) מבוסס, ו גנרטורים אנלוגיים מסורתיים.

Direct Digital Synthesis (DDS) ו- Quantization Artifacts

גנרטורים DDS יוצרים עיוותים על ידי בניית אות נקודה גל נקודה נקודה מנקודת מוצא של שעון הפניה.המספרים הדיגיטליים מוזנים לתוך ממיר דיגיטלי-ל-אנאלוג (DAC) טוהר של פלט DDS מוגבל על ידי מספר אפקטים דיסקרטיים שונים.שלב שלב trunte מתרחש גם כי הגנרטור מאחסן מספיק עבור שלב סופי, אשר פחות משמעותי של ערפל מתפתח טבלאות קבועות.

(ב) ,0) מכשירים אנלוגים מספקים סקירה טכנית סמכותית של ארכיטקטורות DDS ו-Fitualization פריטים.

שלב-Locked Loop (PLL) אדריכלות ו-Spurs

גנרטורים מבוססי PLL מייצרים אותות קידוד גבוה על ידי הכפלת התייחסות נמוכה יותר של שלב הגלאי ומשאבת המטען בתוך PLL הם מקורות של הפרעה תקופתית. כאשר הגלאי שלב משווה את הפלט המחולקים למונח, פגמים במיקור הנוכחי שלו או לולאות של תאים סטנדרטיים (Flowing) הוא תמיד פיזור קבוע של פילטרים סטנדרטיים של קידוד VR.

Analog Signal גנרטורs ו- Output Amplifier non-Linearity

גנרטורים אנלוגיים מסורתיים מסתמכים על LC גבוה או Wien Bridge oscillators. בעוד אלה יכולים להשיג רעש בשלב נמוך במיוחד וביצועים חופשיים מעוררי השראה בתדרים נמוכים, הם רגישים מאוד לסחף תרמי ולרטט מכני.שלב הפלט הסופי, מגבר שנועד לספק מגוון רחב של רמות כוח לינארי (למשל, dBm ל +20Bm), הוא מקור מקסימלי של פגיעה לינארית משמעותית (אפקטיבי) כאשר כוח תגובה מוגבלת של כוח).

התנתקות הרמונית: ה-Fess הצפוי

הרמוניים הם הסוג המובנה ביותר של עיוותים ⁇ סטיים.הם מופיעים כטונים דיסקרטיים במספרים מדויקים של התדר היסודי (2*f0, 3f0, 4f0, וכו ') והם ניתנים להתאמה ישירה לאי-לינאריות בדרך של דור האות.

מתמטיקה של הרמוניקה ו- Non-Linear העברות

מערכת ליניארית מושלמת מייצרת פלט שהוא מספר ישר של קלט.כל סטייה מן השורה הישר הזה מציגה עיוות.אם הפונקציה ההעברה מיוצגת כסדרה כוח, *y(t)=1*x(t) + A2x2(t) + A3*x3(t) + ALT) {\displaystyle ample g=apine-(ap} הוא לעתים קרובות נזק בסיסי (apine-(D) 2.

מערכת יחסים מתמטית זו מדגישה הבחנה חיונית: הרמה היחסית של הרמוניות תלויה מאוד בפלט amplitude. A 10 dB ירידה בכוח הפלט בדרך כלל מניב שיפור של 20 dB בעיוות הרמוני השני (a2 מונח) ושיפור של 30 dB בעיוות הרמוני שלישי (a3 מונח). התנהגות צפויה זו מאפשרת למהנדסים להשתמש ב- ampude back-off כמכשיר חזק להשגת אותות נקיים יותר.

Total Harmonic Distortion (THD) ו-THD+N

THD הוא המדד הסטנדרטי להגדרה של תוכן הרמוני.זה מוגדר כיחס של סכום כל המטענים לעוצמה של היסוד.זה בדרך כלל בא לידי ביטוי כאחוז או ב dBc (המניגנרטור ביחס ל-THD+N כולל את רצפת הרעש במדידת, ומספקת אות שקיפות מקיפה יותר של טוהר.

זיהוי מעשי על ספקטרום Analyzer

זיהוי הרמוניות הוא פשוט.מקם את הפלט של מחולל האות על מנתח ספקטרום להגדיר גורף רחב טווח רחב טווח.האות בתדר היסוד (f0) יהיה הגבוה ביותר.ההההההידים מופיעים כפסגות דיסקרטיות ב-0, 3100, ו-41f. בדיקה מהירה היא לשנות את התדר של הגנרטור.אם כל השיאים דיסקרטיים נשאר מדויק בתדירות הבסיסית, אם זה לא משנה את התדירות הפשוטה ביותר, אם זה לא משנה את האבחון הוא יעיל מאוד.

אותות טיהור: ה-Unpredictable Interlopers

בניגוד להרמוניה, אותות מעוררי השראה אינם עוקבים אחר דפוס פשוט של מספר רב יחסית ליסוד.הם נגרמים על ידי מגוון רחב של מנגנונים פנימיים ולעתים קרובות הם הגורם המגביל בבדיקות רגישות גבוהה של מקלט ומערכות רחבות-bandwidth.

מקורות עיקריים של תוכן טוהר

(FLT:0DDS Truncation Spurs: ⁇ 1) כפי שהוזכר קודם לכן, ארכיטקטורות DDS לייצר פיגמנטים ספציפיים המבוססים על שלב החדירה ו- DAC קוונטיזציה.התדירות המדויקת של אלה תלויה ביחס השעון המאסטר לתדירות הפלט.

(FLT:0)PLL Reference and Fractional Spurs:OVAFLT 1 אלה מופיעים כטונים דיסקרטיים בנקודת ההתחלה מסוימת של המוביל.עבור integer-N PLLs, הפניות ההתייחסות מופיעות ב offsets של ±f pd (תדירות הגלאי של מגפר-N PLL, סטיות יכולות להופיע בשבריר של הפניהל של תדירות זה מזיקה במיוחד בתוך רוחב פס).

(FLT:0 Power Supply and Digital Feed Through:FLT:1 in Modern גנרטורים מודרניים, לוגיקה דיגיטלית מהירה (FPGAs, DSPs) coexists עם שלבים אנלוגיים רגישים. בידוד בלתי אפשרי מאפשר אותות שעון דיגיטלי והחלפת רעש לזוג לתוך הפלט האנלוגי.זה לעתים קרובות מתבטא כמו דרבן של שעונים פנימיים או החלפת כוח להמיר.

(FLT:0Sub-Harmonics ו-Intermodulation:FLT) 1 כמה מכפילים בעלי קידוד גבוה המשמשים גנרטורים גלי מילימטר מייצרים תת-הרמוניה (למשל, f0/2) בנוסף, כאשר גנרטור מייצר אות מתואם (כמו מבחן שני טון), הלא-לינאריות במגבר יוצרות מוצרים בין-ממדיים (MDI) אשר הם אותות ממריצים במיוחד עבור מוצרים תלת-ממדיים (למשל).

(ב) עיין בפרשת ה-Ul:0.Keysight's Application Note על יסודות הדור של אותות מספק מבט מעמיק על ניהול רעשים מעוררי זעזועים ורעש שלב ב-PLLs.

Spurious-Free Dynamic Range (SFDR)

SF הוא ככל הנראה המפרט החשוב ביותר עבור גנרטור אות המשמש במדידות תדירות-דומיין. SFDR מוגדר כיחס של ה- RMS amplitude של האות הבסיסית של RMS amplitude של המרכיב הגדול ביותר או הרמוני בתוך רוחב פס מוגדר, רכיב זה יכול להיות ד"ר DDS, הפניה, או קו הגנה על כוח-תועלת (ADR) הוא תגובה גבוהה (DDR) עבור ביצועים דינמיים (DDR).

פיזור של Spurs מההרמוניה ובשלב Noise

על מנתח ספקטרום, פיגמנטים מופיעים כפסגות חדות, דיסקרטיות.המניטור המרכזי של הרמוניות הוא התנהגותם ביחס לתדירות הבסיסית של הרץ, בעוד הרמוניות עוקבות אחר בסיס פרופורציה, לעתים קרובות שומרות על התדר קבוע מראש (במקרה של פיטורים Pte) או להישאר בתדר מוחלט של הגדרת הגנרטור (במקרה של אספקת רעש), כפי שנראה כמו התפלגות חומרת חומרת חומרת (a) או ניגוד).

כפלת מערכת: מדוע אותות נקיים

נוכחותם של הרמוניות וסימנים מעוררי השראה אינה רק מפרט מופשט.יש לה השלכות ישירות ובלתי ניתנות למדידה על הדיוק והתקף הבדיקות המבוצעות על פני תעשיית האלקטרוניקה כולה.

ADC ו- DAC Testing

(הופנה מהדף ADC הוא אחד היישומים התובעניים ביותר עבור גנרטור אות.מבחן סטנדרטי כרוך יישום גל חטא טהור ל- ADC וניתוח הפלט FFT. כל הרמוני או גרור נוכחות על אות קלט יהיה בלתי ניתן לניתוק מהמספר הפנימי של ADC לפני ביצוע LT-ACT של -80Bc, המהנדס אינו יכול להיות חסר הבחנה עם ADC-of-of-of-of-of-in-in-of-of-in-in-of-i-i-ACT (החדש) יותר מאשר ELT-ACT (האפקטיבי (ב-ADC) מאשר ELT-ACT) עדיף על ידי ALT-ADC (ב-ALT-ADC (ב-ALT-ALT-ADC) מאשר ELT-ACT) מאשר ELT-ACT) מאשר ELT-ALT-TLT-ALT-of-ACT) מאשר ביצועים פנימיים (ב-ALT-of-ALT-ALT-ALT-ALT-ADC (ב-ALT-ACT) מאשר ELT-ACT) מאשר שימוש באופן משמעותי של ALT-ALT-ALT-ADC (ב-

בדיקות תקשורת אלחוטיות Transceiver Testing

בבדיקת קישוריות סלולרית ו אלחוטית (Wi-Fi, Bluetooth), גנרטורים אותות משמשים כדי לדמות תחנת בסיס או הבחנה אותות.אם הגנרטור יש מעלים פסים, הוא יקטין את המקלט תחת בדיקה.על פי מנגנוני סטנדרטיזציה כגון 3GPP ו- IEEE, משדר לא צריך לעלות על מסיכה מסוימת של ספקטרום כדי למנוע התערבות ליד ערוצים.

(ב) ⁇ 0Microwaves101 מספק משאב מצוין על עיוות בין-ממדי, המהווה דאגה משמעותית לבדיקות תקשורת שני טון.

ערבוב ופילטר

כאשר תואמת מוצרי תערובת של אינטגרציה, הבדיקה מסתמכת על שני גנרטורים אותות.כל זריקה או הרמוניות על גנרטור יניב מוצרים נוספים ערבוב, מה שהופך את זה בלתי אפשרי לבודד את ביצועי IMD האמיתי של המיקסר. בדומה, מה שמאופיין בצורת מסנן פס-פס או דחיית עצירה דורשת מקור חובה בטווח רחב של תדר.

אסטרטגיות ל- Optimal Signal Purity

בעוד שאין מקור מושלם, כמה טכניקות מבוססות מאפשרות למהנדסים להשיג טוהר אות כי הרבה מעבר למפרטים הגלם של מחולל האות.

אסטרטגיות תפעוליות: Amplitude Back-Off and Attenuation

הדרך הפשוטה והיעילה ביותר להפחית עיוות הרמוני היא להשתמש בגנרטור בכוח פלט נמוך יותר.אם הבדיקה דורשת אות +10 dBm אבל הגנרטור מסוגל +20 dBm, להגדיר את הגנרטור ל +10 dBm ישירות.אל תגדיר את הגנרטור ל- +20 dBm ולהשתמש ב 10Btenuator חיצוני, אלא אם כן את האגודל הפנימי של הגנרטור הוא אופטימיזציה עבור שיפור מקסימלי של 5FDFDVeric יותר מאשר להפחתה משמעותית יותר.

שם הספר בלועזית: Theמהנדס's Best Friend

מסננים חיצוניים הם הכלי החזק ביותר להשגת אות אולטרה-נקי. גנרטור אות סטנדרטי יכול להיות עיוות DBc -30 dBc הרמוני. מסנן פשוט נמוך פאס שהוצב בפלט של הגנרטור יכול לדכא את ה 2nd ו 3rd הרמוניים על ידי יותר מ 40 dB, וכתוצאה מכך אות עם פחות מ -70Dc עיוות.

  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) פולשים ובנקים מסננים שניתן לתוכנה משולבים בגנרטורים רבים של אותות גבוהים, אך חלל חיצוני או מסננים קרמיקה מציעים את הביצועים הגבוהים ביותר עבור יישומים קריטיים.

תכנון תדירות ובחירת השעון

במערכות DDS ו- PLL, מהנדס לעתים קרובות יש כמה אפשרויות על תדירות ההפעלה או הגדרות השעון הפנימי.הבנת פרופיל מעורר השראה של הגנרטור מאפשר תכנון תדר אינטליגנטי.לדוגמה, אם גנרטור DDS יש דחיפה רעה ידועה בתדר פלט מסוים עקב רצף שלב, המהנדס יכול לשנות את תדירות הבדיקה על ידי 5-10 kHz, תוך הימנעות מהדרדר בעת אימות הביצועים DUT, בחירת כותרות קריסטליניות סטנדרטיות מחוץ לתדירות סטנדרטית היא פגיעה בתדירות סטנדרטית.

ההרחבה Advanced Calibration and Digital Pre-Distortion (DPD)

כלי שיט גבוה משמש לעתים קרובות צורה של נטייה דיגיטלית או ריצוף פנימי 90.המכשיר משתמש מסלול משוב מהיר במהירות גבוהה וספרותיצר כדי למדוד את התפוקה שלו עצמו.זה אז חישוב תפקוד ההעברה הלא-לינארי שלה ו pre-distorts את רמות הגלפורציה הדיגיטלית לפני המרת אותו ל- 30.טכניקה זו יכולה למעשה לבטל נזקי פיטורים נמוכים ואפילו לקבוע כמה דרמטיים של חומרת חומרת גבוהה (DFDFD) דורש ירידה משמעותית של חומרת חומרת DSD.

(FLT:0)Rohde & Schwarz מציע תוכן חינוכי מקיף על דור האותות המודרני, כולל DPD וטכניקות שימור.

מסקנה

ההבדל בין מדידה בינונית לבין תוצאה סופית, באיכות הפרסום לעתים קרובות יורד לטוהר אות גירוי.המוסריות וסימנים מעוררי השראה הם מציאות בלתי נמנעת של דור אות פיזי, מושרשים בארכיטקטורה הבסיסית של DDS, PLL, ועיגולים אנלוגיים.עם זאת, הם אינם מכשולים שרירותיים.

על ידי שליטה במושגים של פונקציות העברה לא לינאריות, שלב יזום, הפניה, ו amplitude back-off, מהנדס הבדיקה מקבל את היכולת להפיק ביצועים מקסימליים של הציוד שלהם.הסעיף הספציפי עבור גנרטור אות מספר סיפור; SFDR, THD, ורעש שלב הם הפרקים הקריטיים שלה. החל מסנן חיצוני, תכנון תדר אינטליגנטי, וטכניקות תפעוליות מבטיחות גנרטור אותות עמוקים יותר מאשר אפקט זיהוי עמוק של פורמט של רמה 1.