התפקיד הקריטי של Signal Generator Bandwidth ב High-Frequency Circuit Testing

אלקטרוניקה מודרנית דורשת בדיקה קפדנית בתדרים גבוהים יותר, ממערכות תקשורת ו מכ"ם של 5G ועד קישורים דיגיטליים מהירים במהירות גבוהה.בלב המדידות האלה הוא מחולל האות, מכשיר אשר רוחב הפס שלו קובע ישירות את נאמנות ואמינות של תוצאות הבדיקה. בעוד מהנדסים רבים מתמקדים במכשיר תחת בדיקה (DUT), מגבלות רוחב הפס של מחולל אותות יכול להציג שגיאות מדידה או התנהגויות רוחב פס מוגזם.

Defining Signal Generator Bandwidth in a high-Frequency Context

בנדווידט, במונחים של דור אותות, מתייחס לטווח תדר מתמשך שעליו הגנרטור יכול לייצר אות עם שטוחה חד-צדדית מוגדרת, לינאריות שלב, וטוהר ספקטרלי.עבור מעגלים ⁇ גבוה - שפועלים באופן זמני מעל 1 MHz ולהגדיל לתוך טווח הגלים הקצר (GHz) שלה, אך לא רק להגיע לתדירות הבסיסית של עניין אלא גם פגיעה מדויקת, כלומר רוחב פס רחב יותר, 7Gate, כלומר, 000 רחב יותר, ניתן להגדיל את רוחב פס רחב יותר, אבל יכול להיות גבוה יותר, אם כן, כלומר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000, 000, 000 רחב יותר, 000 רוחב פס רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000, 000 רחב יותר, 000 רוחב פס רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רוחב פס רחב יותר, 000 רוחב פס רחב יותר, 000, 000.

חשוב גם להבחין בין כיסוי תדר גולמי רוחב פס מודולציה שימושי. גנרטורים מודרני וקטורים מציעים טווחי תדר רחב נושאת אבל יש בסיס סופי I / Q מודולulation רוחב (128 MHz, 256 MHz, 1 GHz, וכו ') כאשר בדיקות רחב רכיבי פס כמו מגברי חשמל או מסננים, רוחב הפס מודולציה חייב להיות מספיק כדי להעביר את האות הנדרש ללא עיוות יעיל של רוחב פס כולל יכולת גל מגנטית רוחב פס רחב של כך כולל גל.

כיצד אותות בנדידות משפיעים על הסכם DUT ודידציה

כאשר גנרטור אות עם רוחב פס לא מספיק מחובר למעגל גבוה, פריטים מרובים של מדידה יכול להופיע. שגיאות אלה לעתים קרובות טועים עבור DUT לא לינאריות או רעש, המוביל מאמצים עיצוב מחדש מיותרים.

אותות פידלות ופירוק גלפור

גנרטורים של רוחב פס Narrow אינם יכולים לשחזר זמני עלייה מהירים או דופקים צרים.לדוגמה, רוחב פס 1 GHz אינו מספיק כדי לייצר במדויק 100 ps דיגיטלי הדופק; הגלפור המתקבל יציג נקודות עגולות, מופחת amplitude, והוסיף Jitter.בבדיקות תדירות-דומיין, עיוות כזה יוצר מזיקים דרסטיים ומוצרים ביננויים אשר מבלבלים מגבר או ערבוב אופי.

שגיאות מדידה ו- S-Parameter

מדידות גבוהות רבות (S-parameters, שטף של סחף) מסתמכות על אות התייחסות ידוע.אם הפלט של הגנרטור מרתיע שינויים על רוחב הפס שלו (בשל התנגדות פנימית, קיבולנס, או אפקטים קו שידור), את אותות הפניה המותיקים של מטוסי ההתייחסות המותחים (aconibrateding Flights) במיוחד כאשר מדידת מעגלים נמוכים או גבוהים שבהם מקור קטן בתופעות לוואי של גירוי גדול גורם משמעותי יותר בגרסאות מורכבות יותר (a) עלולים גם כן לבצע ניתוחים מורכבים).

שלב רעש והעדפות ספציפיות

בנדווידית קשורה קשר הדוק לתכנון אוסטרטור הפנימי של הגנרטור.רחב פס גנרטורים לעתים קרובות להשתמש בטכניקות סינתזה תדירות (YIG oscillators, DDS, PLLs) שיכול להציג רעש בשלב מחוץ ללהקה המדידה המיועדת, בעוד גנרטור עשוי להיות בעל רוחב הפס הנדרש כדי לייצר נושאת ב-20 GHz, שלב הרעש שלה במרווחים מעבר ל-10 עשויים להיות גבוה, המשפיע על תדר נמוך יותר, ומדידות תדרים מתקדמים.

ההשלכות האמיתיות של גבולות בנדוויד

כדי להמחיש את ההשפעה המעשית, לשקול את תרחישי הבדיקות הנפוצות הללו, שבו גנרטור מאופק מוביל לתוצאות פגומים.

בדיקה מקיפה Power Amplifiers

עבור מגבר כוח המיועד לכסות 3.3-3.8 GHz (5G n78 להקה), גנרטור עם רק 400 מ"הרץ רוחב פס מודולציה של MHz עשוי להיראות מספיק.עם זאת, אותות 5G מודרניים לעתים קרובות יש יחס כוח שיא עד ממוצע (PAPR) הדורש את הגנרטור לשחזר רוחב פס מיידי של 100Hz או יותר עם גבוה לינאריות.

Radar Pulse Characterization

מערכות רדאר מסתמכות על הדופקים קצרים מאוד (nanothers) עם קצוות עולים מהירים. גנרטור עם רוחב פס 1 GHz יכול רק לייצר דופק עם זמנים עלייה סביב 350 ps, אשר איטי מדי עבור מודולים מודרניים של מכ"ם בשלב מתקדם-ריי הפועלים ב X-band (8-12 GHz). צורת הדופק וכתוצאה מכך ישחית כוח שיא וצד מרכזי מוגדר, מה שהופך את זה בלתי אפשרי למדד מדויק של פליטות DUT או הרץ.

ניתוח מהיר של Digital Interconnect Analysis

בעיצוב דיגיטלי מהיר (למשל, PCIe Gen 5 ב 32 GT /s), בדיקת תרשים העין דורש גנרטור אות המסוגל לייצר טונים שעון נקי 16 GHz ודפוסי נתונים רחבים PRBS. אם רוחב הפס של הגנרטור הוא מתחת 20 GHz, הדיאגרמת העין תציג ג'טר וסגרה מופרזת, לא ממגבלות רוחב הפס של הגנרטור עצמו חייב להשתמש ב- רוחב פס של לפחות עד 3 פעמים.

(FLT:0Key Insight:FLT:1 ככלל של אצבע, רוחב הפס של מחולל האות צריך להיות לפחות 3-5 פעמים המרכיב התדירות הגבוה ביותר של האות שאתה צריך לייצר, בין אם זה נושא בסיסי, פס מודולציה, או קצה הדופק.

בחירת ה-Right Signal Generator Bandwidth עבור היישום שלך

בחירת הגנרטור המתאים כוללת הערכה של תדירות ההפעלה של DUT, סוג האותות הנדרשים, ואי הוודאות של המדידה המקובלת למטה אנו שוברים את גורמי ההחלטות המרכזיים.

טווח תדירות לעומת , Instantaneous Bandwidth

כמה גנרטורים מציעים טווח תדר רחב (למשל, 100 kHz ל 67 GHz) אבל עם רוחב פס מודולי מוגבל (למשל, 2 GHz) עבור בדיקות CW יחיד של רכיבים פס צר, זה יכול מספיק.עם זאת, עבור אותות פס רחב מודולים מודולים (למשל, 1 GHz של DM), אתה צריך גנרטור מיידי אשר תואמים רוחב פס מודולים או מעבר רוחב פס רחב יותר (G) כולל אותות רוחב פס רחב יותר (G) כולל 2G) רחב יותר (G) כולל אופציונליים רחב יותר (G) כולל GHz של 2.

דרישות טוהר אותות

לעתים קרובות סחרחורת נגד רעש בשלב ועיוות הרמוני. גנרטור מבוסס פס רחב עשוי להיות שטוחה מעולה אבל תוכן מעורר יותר גבוה. a צר פס cavity-tuned oscillator עשוי להיות רעש בשלב יוצא דופן אבל טווח כוונון מוגבל.עבור בדיקות מקלט רגישות, גנרטור האות חייב להיות רעש בשלב נמוך בתדרים היבשים, אשר עשוי להכתיב רוחב פס צר יותר.

כוח וכלכלה ברמה

ככל שעולה תדירות, כוח התפוקה של הגנרטור בדרך כלל מתגלגל.כוח התפוקה המפורט הוא בדרך כלל רק מובטח בתוך רוחב פס מסוים.לדוגמה, גנרטור עשוי לספק +10 dBm עד 20 GHz, אבל רק 0 dBm ב 40 GHz.לוודא כי רמת הכוח מספיקה עבור דרישות קלט של DUT שלך, במיוחד כאשר משתמשים במתחמי חיצוני או בני זוג.

תאימות עם Modment Instruments

הגדרות הבדיקה המודרניות משתמשות לעתים קרובות הן מחולל אותות והן ב-Virt Analysisr או ספקטרום מנתח. Synchronization בין מכשירים ( ⁇ , שלב, גירוי) הוא חיוני.הפתרון רוחב הפס והתדירות של הגנרטור חייב להתאים את יכולות הניתוח.לדוגמה, בעת ביצוע מדידות של ערבוב, יכולת הגנרטור לטאטא תדר ללא הרף עם שלב-locking להבטיח את אופי האובדן המדויק של מערכות בדיקה רבות משיתופי פעולה של שעון משותף או תמיכה.

השוואת סוגי אותות גנרטור עבור High-Frequency Testing

ארכיטקטורות גנרטור שונות מציעות תכונות רוחב פס נפרדות שמתאימות ליישומים מסוימים.

Analog RF Signal Generators

גנרטורים מסורתיים אלה מייצרים גלי חטא טהורים על טווח תדר רחב (למשל, 9 kHz ל 6 GHz) הם בדרך כלל יש רוחב פס מודולציה צר מוגבל אנלוגי AM /FM /PM. Best for Simple LO, נושא ובדיקות רגישות.לא מתאים למודולציה דיגיטלית רחבה או דור הדופק.

תגית: Vector Signal Generators

VSGs משלבת את סינתז RF עם I / Q מודולטור, המאפשר דור גלפור שרירותי על רוחב פס מוגדר (בעיקר 80 MHz ל 1 GHz) הם תקן עבור 4G/5G, WLAN, ובדיקת גלפורמ"ם לחפש מודלים עם קלטי I / Q חיצוניים עבור רוחב פס רחב אפילו יותר, עד כמה GHz, באמצעות גנרטורים שרירותיים חיצוניים (AWGGG).

תגית: Waveform Generator

AWGs לייצר אותות בסיס עם רוחב פס גבוה (למשל, 1 GHz אנפלט רוחב פס) אבל חייב להיות מחויב RF באמצעות I / Q ערבובer או VSG. חלק AWG יש יכולות RF ישירות מוגבל לכמה GHz. עבור אותות אולטרה-רחב (למשל, כלי רכב ב 77GHz), AWG בשילוב עם עודף חיצוני הוא לעתים קרובות בשימוש.

דופק ותבניות גנרטורים

מיוחד לדופק מדויק ודור דפוס דיגיטלי.פס רוחב הפס שלהם מוגדר לעתים קרובות כזמן עלייה / נפילה (< 50 ps עבור מודלים מהירים גבוהה). קריטי עבור מכ"ם, רפיאומטריה בזמן, ומבחן דיגיטלי מהיר במהירות גבוהה.לא מתאים CW או דרישות אותות מודול.

המונחים: wideband High-Frequency Testing

גם עם גנרטור אידיאלי, הגדרת המבחן יכולה לזלזל רוחב פס.

קלינג ומחבר

השתמש באיכות גבוהה, כבלים קואקסיאליים משונים בדירוג התדירות המקסימלית. בתדרים של מילימטר (מעל 30 GHz), אפילו חלק קצר של כבל עני מציג תנופה משמעותית ועיוות שלב. שקול באמצעות מעברי גל אם הגנרטור ו DUT משתמשים בסוגי חיבור שונים (למשל, 2.4 מ"מ ל- WR-28).

התעלות ורמת

גנרטורים רחבים דורשים לעתים קרובות אטמודור חיצוני כדי להגדיר רמות כוח מדויקות.לאנשים אלה יש תגובה תדר משלהם; להשתמש במודלים עם שטוחה מסוימת על רוחב הפס שלך.שלבים שלב יכולים להציג מעבר טראנסים; עבור מדידות סחף, להשתמש במשטח קבוע.

קלבריה ודחח

קלמנט יסודי הכולל את הנתיב הפנימי של הגנרטור הוא חיוני. השתמש מד כוח כדי לאמת את התפוקה בתדרים מרובים לפצות על הכבל והפסדים תיקון.עבור אותות מודטים, קללה של המנוסטר I / Q (חוסר איזון, שלב skew, quadrature שגיאות) יכול לשפר את EVM (ביצועים וקטור) רבים VSG מודרניים בנו קלמנטציה עבור תקלות רוחב פסים אלה על פני רוחב פסים אלה.

טמפרטורה ודטיפה

רכיבים גבוהים הם רגישים לטמפרטורה.אפשר גנרטור להתחמם עד שהגישה לתדירות הפנימית מתייצבת.עבור מדידות קריטיות, להשתמש ב 10 נקודות חיצוניות MHz עם הזדקנות נמוכה.עקוב אחר כוח התפוקה לאורך זמן וביטול מחדש של מד החשמל במידת הצורך.

מגמות עתידיות: דרישות בנדוויד ו גנרטורים

כמו טכנולוגיה אלחוטית מתקדמת לקראת 6G, יישומים מסחריים ידרוש רוחב פס אותות מעל 10 GHz ודרומי נושא עד 300 GHz.זה דוחף את הגבולות של טכנולוגיית הגנרטור הנוכחית של אותות.יצרנים מפתחים דור אותות מאוגדים פוטוניים, שבו מודולים אופטיים יכולים לייצר שלבים רחבים מאוד עבור רוחב פס רחב מאוד (100 GHz +) עם מורכבות דיגיטלית ישירה (DDS) בשילוב עם DAC מהיר במהירות גבוהה (GS) כדי להפחית אותות מתקדמים) כדי להפחית את רמות בדיקה רחבות של GHz (GPS) עם מורכבות באופן ישיר.

(המהנדסים של הניסויים, נשארים מודעים להתקדמות זו הוא חיוני לארגונים כמו FLT:0) גנרטור אותות של קדרטור (Keysight Identity Generator) 1 ו-FLT:2Rohde & Schwarz גנרטורים של שוורצ'ר FLT:3 מספקים משאבים נרחבים על מפרטים רוחב פס ויישומים.בנוסף, ניירות ערך על טכניקות מדידה גבוהה מציעים לצלול עמוק יותר לתוך ריצוף ושגיאה (LTF:4seeדוגמה:

מסקנה

רוחב הפס של גנרטור אות אינו מפרט שניתן לקחת לאור בבדיקות מעגלים גבוהות של קידוד.זה משפיע ישירות על נאמנות אותות, דיוק מדידה, ואת היכולת לזהות את הסטיות ביצועים ב רוחב הפס DUT. Insufficient יכול להציג שגיאות משמעותיות כי זמן פיתוח פסולת ולהוביל החלטות עיצוב שגויות. על ידי בחירת גנרטור עם כיסוי מספיק מיידי וכושר פסטורף מודולורי, משלימים על ידי בדיקות מהירות נאותה של טמפרטורות מדויקות, כמו גם כדי להבטיח את התדירות גבוהה יותר של שיטות פעולה, כמו גם בדיקות ביצועים, כמו גם כן, כמו גם ביצועים קריטיות, כדי להבטיח את זה יכול להיות יעיל יותר של שיטות פעולה יעילה יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כדי להבטיח את התדירות גבוהה יותר של שיטות פעולה.

(ב) ⁇ :0) זכרו: "הגנרטור הוא קולו של המבחן שלכם, אם הקול הזה מוגבל, הוא יכול רק לספר חלק מהסיפור.