कैसे आधुनिक सिग्नल जेनरेटर के साथ सटीक सिग्नल लेवल कंट्रोल हासिल करने के लिए

परिचय: सटीक सिग्नल लेवल कंट्रोल की क्रिटिकल रोल

आधुनिक संकेत जनरेटर इलेक्ट्रॉनिक्स परीक्षण, अनुसंधान प्रयोगशालाओं और उत्पादन वातावरण में अनिवार्य उपकरण के रूप में काम करते हैं। एक सटीक वोल्टेज या शक्ति स्तर को स्थापित करने और बनाए रखने की क्षमता - जिसे सिग्नल लेवल कंट्रोल कहा जाता है - सीधे माप वैधता, घटक सुरक्षा और परीक्षण दोहराव को निर्धारित करता है। संचार मानकों के रूप में कसने और डिवाइस संवेदनशीलता में वृद्धि, इंजीनियरों को उन जनरेटर पर भरोसा करना चाहिए जो हर परीक्षण की स्थिति के लिए एक डिसिबल के अंशों के भीतर स्तर को वितरित करते हैं। इस विस्तारित गाइड में सिद्धांतों, हार्डवेयर सुविधाओं, उन्नत तकनीकों और संचालन सर्वोत्तम प्रथाओं को शामिल किया गया है जो समकालीन उपकरणों के साथ सटीक संकेत स्तर नियंत्रण को सक्षम करते हैं।

सिग्नल लेवल कंट्रोल के मूल

प्रमुख पैरामीटर्स को परिभाषित करना

सिग्नल लेवल कंट्रोल में आउटपुट आयाम की सेटिंग शामिल है - वोल्टेज (V _p-p, V _RMS), पावर (dBm, dBV), या कभी-कभी फील्ड स्ट्रेंथ के रूप में व्यक्त किया जाता है। प्रेसिजन का तात्पर्य यह है कि वास्तविक आउटपुट प्रोग्राम किए गए मूल्य की निर्दिष्ट सहिष्णुता के भीतर रहता है, यहां तक कि आवृत्ति, तापमान और लोड प्रतिबाधा परिवर्तन के रूप में भी। आधुनिक जनरेटर आम तौर पर ± 0.2 dB से ± 1 dB के रूप में स्तर सटीकता निर्दिष्ट करते हैं, जिसमें उच्च अंत वाले उपकरणों को सीमित आवृत्ति रेंज पर <0.05 dB प्राप्त होता है।

क्यों प्रेसिजन मैटर्स

प्रत्येक डाउनस्ट्रीम माप में संकेत स्तर को लागू करने में त्रुटि होती है। रिसीवर संवेदनशीलता परीक्षण के लिए, 0.5 डीबी त्रुटि बिजली में 12% तक शोर फर्श माप को बदल सकती है। एडीसी कैरेक्टराइजेशन में, अपर्याप्त स्तर नियंत्रण गलत संकेत-टू-नोइस-एंड-डिस्टोरेशन (SINAD) परिणाम की ओर जाता है। ईएमसी अनुपालन परीक्षणों को अधिक या कम परीक्षण से बचने के लिए सटीक क्षेत्र शक्ति की आवश्यकता होती है। यहां तक कि सौम्य बेंच प्रयोगों में, खराब स्तर नियंत्रण अपशिष्ट समस्या निवारण समय और डेटा में घोर आत्मविश्वास की कमी होती है।

प्रमुख विशेषताऐं आधुनिक जेनरेटर में उत्प्रेरित प्रेसिजन

डिजिटल Attenuator

डिजिटल चरण attenuator ठोस राज्य या पिन डायोड स्विच के साथ पुराने यांत्रिक potentiometers की जगह लेते हैं जो निश्चित क्षीणन चरणों को प्रदान करते हैं, आम तौर पर 0.1 डीबी, 0.5 डीबी, या 1 डीबी। मोटे यांत्रिक attenuator के साथ संयुक्त, एक ठीक डिजिटल attenuator एक विस्तृत गतिशील रेंज (जैसे, -140 dBm से +20 dBm) पर उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करता है। डिजिटल Attenuators की दोहराव हाइस्टरिस को समाप्त करती है और एनालॉग समकक्षों के मुद्दों को पहनते हैं। आधुनिक उपकरण एकाधिक attenuators को जोड़ते हैं और आवृत्ति-निर्भर क्षिप्तता के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए अंशांकन डेटा का उपयोग करते हैं, जो ऑपरेटिंग बैंड में फ्लैट आउटपुट स्तर को सुनिश्चित करता है।

ऑटो अंशांकन और आत्म-परीक्षण

ऑटो अंशांकन दिनचर्या, यंत्र शक्ति-अप या मांग पर निष्पादित, आंतरिक संदर्भों को मापें (जैसे, एक सटीक शक्ति संदर्भ डायोड या थर्मोकपल) और आउटपुट सर्किटरी के लिए सुधार कारकों को लागू करते हैं। यह प्रक्रिया उम्र, तापमान और आर्द्रता के कारण घटक बहाव के लिए क्षतिपूर्ति करती है। कुछ जनरेटर उपयोगकर्ता के संकेत को बाधित किए बिना निरंतर पृष्ठभूमि अंशांकन, अद्यतन लाभ और ऑफसेट गुणांक हर कुछ सेकंड करते हैं। स्व-परीक्षण दिनचर्या भी attenuator अखंडता को मान्य करती है और माप को प्रभावित करने से पहले दोषों का पता लगाती है।

रियल टाइम पावर मॉनिटरिंग और लेवलिंग

अंतर्निहित पावर मीटर - अक्सर डायोड डिटेक्टरों या थर्मिस्टर का उपयोग करते हुए - उपकरण के आउटपुट पोर्ट पर वास्तविक आउटपुट को पर्याप्त रूप से कम करें। एक बंद लूप लेवलिंग सर्किट निर्धारित बिंदु पर मापा शक्ति की तुलना करता है और वास्तविक समय में क्षीणन या लाभ को समायोजित करता है। यह विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर महत्वपूर्ण है जहां केबल हानि और कनेक्टर भिन्नताएं महत्वपूर्ण हो जाती हैं। उन्नत जनरेटर उपयोगकर्ता-चयन योग्य लेवलिंग मोड प्रदान करते हैं: तेज स्विचन के लिए ओपन-लूप, उच्चतम सटीकता के लिए बंद लूप और एक "स्तरित" मोड जो बाहरी एटेंट्यूएटर या केबलों के लिए क्षतिपूर्ति करता है यदि ठीक से विशेषता हो।

रिमोट कंट्रोल और स्वचालन इंटरफेस

सटीक स्तर नियंत्रण अक्सर स्वचालित परीक्षण प्रणालियों में निष्पादित किया जाता है। मानक इंटरफेस -USB, ईथरनेट, GPIB (IEEE-488) और LXI-SSCPI कमांड का उपयोग करके पूर्ण परिशुद्धता के साथ आयाम सेट करने के लिए सॉफ्टवेयर की अनुमति देता है। वेक्टर संकेत जनरेटर और मनमाने ढंग से तरंग जनरेटर (AWG) बस पर 0.001 डीबी रिज़ॉल्यूशन के साथ स्तर कमांड स्वीकार करते हैं। स्वचालन भी स्वीप कार्यों को सक्षम करता है जो कैलिब्रेटेड वृद्धि में कदम का स्तर, संपीड़न परीक्षण और एम्पलीफायर रैखिकता लक्षणीकरण हासिल करने के लिए महत्वपूर्ण है।

स्तर नियंत्रण के लिए उन्नत तकनीक

अंतर्निहित लेवलिंग लूप्स का उपयोग करना

बाहरी एम्पलीफायरों या Attenuators का उपयोग करते समय, जनरेटर के आंतरिक लेवलिंग लूप को बाहरी पथ और सुधार डेटा को संग्रहीत करके बढ़ाया जा सकता है। अधिकांश आधुनिक जनरेटर उपयोगकर्ताओं को "उपयोगकर्ता सपाटता" तालिकाओं को परिभाषित करने की अनुमति देते हैं जो एक परिभाषित विमान पर लक्ष्य स्तर को प्राप्त करने के लिए आवृत्ति के आधार पर आंतरिक सेट बिंदु को समायोजित करते हैं। यह तकनीक केबल हानि, कनेक्टर धुंध और बाहरी माप हार्डवेयर को जोड़ने के बिना घटक प्रतिक्रिया के लिए सही है। ऑपरेटरों को नियमित रूप से इन सुधारों को अपडेट करना चाहिए जब परीक्षण सेटअप में परिवर्तन होता है।

कस्टम अंशांकन तालिकाओं का निर्माण

महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए जहां सबसे अच्छा कारखाना अंशांकन अपर्याप्त है, उपयोगकर्ता पूरे परीक्षण पथ का पता लगाने योग्य अंशांकन कर सकते हैं- जिसमें केबल, एडाप्टर और बाहरी attenuators शामिल हैं- एक संदर्भ पावर मीटर या स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग करते हुए। परिणामस्वरूप ऑफसेट डेटा (amplitude बनाम आवृत्ति) को कई सिग्नल जेनरेटर में उपयोगकर्ता अंशांकन तालिका के रूप में लोड किया जा सकता है। यह दृष्टिकोण 0.1 डीबी या बेहतर के आदेश पर अंत से अंत स्तर की सटीकता को प्राप्त करता है, बशर्ते संदर्भ मीटर स्वयं ही कैलिब्रेटेड हो। ] सिग्नल जनरेटर स्तर सटीकता पर कीसाइट का अनुप्रयोग नोट इस तकनीक के लिए एक विस्तृत विधि प्रदान करता है।

प्रतिबाधा मैस्मैच और मैस्मैच अनिश्चितता को संबोधित करना

जनरेटर आउटपुट (आमतौर पर 50 Ω) के बीच कोई प्रतिबाधा का गलतफहमी और परीक्षण के तहत उपकरण (DUT) इनपुट प्रतिबिंब का कारण बनता है, जो वितरित शक्ति को बदल देता है। परिणामस्वरूप गलतफहमी अक्सर RF सिस्टम में कुल स्तर अनिश्चितता के लिए सबसे बड़ा योगदान होता है। इसे कम करने के लिए, इंजीनियर का उपयोग कर सकते हैं:

• प्रेसिजन attenuators[ (3 डीबी, 6 डीबी, या 10 डीबी) जनरेटर आउटपुट पर रखा गया ताकि प्रभावी रिटर्न लॉस को बेहतर बनाया जा सके।
• ]Level flatness सुधार पूरी सिग्नल श्रृंखला के वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) माप से व्युत्पन्न।
• ]सक्रिय स्तर लूप कि भावना एक दूरस्थ शक्ति नमूना सिर का उपयोग करके DUT इनपुट विमान पर शक्ति वितरित किया।

A ]माइक्रोवेव जर्नल से तकनीकी लेख बताते हैं कि कैसे अभ्यास में गलत धारणा की गणना और कम करने के लिए।

शोर और विरूपण विचार

सटीक स्तर नियंत्रण अर्थहीन हो जाता है यदि संकेत की गुणवत्ता को शोर के फर्श, हार्मोनिक विरूपण या शानदार सामग्री से अवगत कराया जाता है। बहुत कम आउटपुट स्तर (जैसे, -100 dBm), साधन के अपने चरण शोर और ब्रॉडबैंड शोर को हावी कर सकते हैं। उन्नत जनरेटर कम शोर गुणक, स्वच्छ बिजली की आपूर्ति और संकेत शुद्धता को संरक्षित करने के लिए संकीर्ण फिल्टरिंग को नियोजित करते हैं। उच्च स्तर के आउटपुट के लिए, डीयूटी को संतृप्त करने या अंतर मॉड्यूलेशन उत्पादों को पेश करने से बचने के लिए दूसरे और तीसरे हार्मोनिक स्तर को प्रबंधित किया जाना चाहिए। एक "उच्च शुद्धता" मोड के साथ उपकरण आउटपुट पावर को थोड़ा कम करते हैं लेकिन नाटकीय रूप से बेहतर प्रदर्शन-एक व्यापार-बंद मूल्य निर्धारण स्तर को बेहतर बनाते समय।

लगातार परिणाम के लिए सर्वश्रेष्ठ अभ्यास

अंशांकन अनुसूची और मानक

निर्माता की अनुशंसित अंशांकन अंतराल का पालन करें, आम तौर पर एक साल, लेकिन महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए अधिक बार-बार अंशांकन पर विचार करें। मान्यता प्राप्त अंशांकन प्रयोगशालाओं का उपयोग करें जो राष्ट्रीय मानकों (NIST, PTB, आदि) को निशाना बनाया जा सकता है। अंशांकन रिकॉर्ड रखें और समय के साथ किसी भी विचलन को नोट करें। कुछ जनरेटर एक "कैलिब्रेशन देय" अलार्म प्रदान करते हैं जो उपयोगकर्ता द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। इन-हाउस चेकों के लिए, एक पोर्टेबल पावर मीटर खरीदने और पूर्ण अंशांकन के बीच आत्मविश्वास जांच करने के लिए संदर्भ स्रोत पर विचार करें।

केबल और कनेक्टर चयन

प्रत्येक केबल और कनेक्टर हानि को जोड़ता है, और हानि आवृत्ति, तापमान और केबल मोड़ त्रिज्या के साथ बदलता है। RF अनुप्रयोगों के लिए चरण-स्थिर, कम-हानि के केबलों का उपयोग करें। पूरी तरह से आवश्यक होने तक एडाप्टर का उपयोग करने से बचें; प्रत्येक एडाप्टर अतिरिक्त धुंध अनिश्चितता का परिचय देता है। सटीक स्तर नियंत्रण के लिए, एक परीक्षण बंदरगाह विमान को परिभाषित करें और एक कठोर परीक्षण केबल का उपयोग करें जो परीक्षण के दौरान अविभाजित रहता है। Tektronix सिग्नल जनरेटर सटीकता के लिए केबल चयन पर मार्गदर्शन प्रदान करता है ] स्तर सटीकता पर इसके आवेदन नोट में।

पर्यावरण की स्थिति

तापमान में परिवर्तन आंतरिक लाभ चरणों और डिटेक्टर सटीकता को प्रभावित करते हैं। संकेत जनरेटर को मैनुअल में निर्दिष्ट समय के लिए गर्म करने की अनुमति दें - केवल 30 मिनट या आंतरिक तापमान स्थिर होने तक। न्यूनतम ड्राफ्ट या गर्मी स्रोतों के साथ नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में महत्वपूर्ण माप करें। आर्द्रता प्रतिरोधी घटकों और कनेक्टर इंटरफेस को भी प्रभावित करती है; प्रयोगशाला को साधन की रेटेड रेंज (आमतौर पर 20% से 80% गैर संघनननन) के भीतर रखें।

प्रलेखन और दोहराव

स्वचालित परीक्षणों के लिए, पूर्ण उपकरण सेटअप को स्टोर करें- जिसमें स्तर अंशांकन तालिकाओं, एटेन्यूएटर सेटिंग्स और स्तरित मोड विन्यास शामिल हैं- एक बचाया राज्य फ़ाइल में। लगातार नामकरण सम्मेलनों और संस्करण नियंत्रण का उपयोग करें। जब समस्या निवारण होता है, तो ज्ञात-अच्छा सेटअप को याद करने की क्षमता चर शिकार को समाप्त करती है। इसके अलावा किसी भी बाहरी केबल, एडाप्टर और उनके लक्षण वर्णन डेटा को दस्तावेज करें ताकि अन्य इंजीनियर परीक्षण महीनों या वर्षों के बाद पुन: उत्पन्न कर सकें।

निष्कर्ष

आधुनिक संकेत जनरेटर डिजिटल एटेन्यूएटर, स्वचालित अंशांकन, वास्तविक समय प्रतिक्रिया और लचीला रिमोट इंटरफेस को स्तर नियंत्रण प्रदान करने के लिए जोड़ते हैं जो एक बार समर्पित मेट्रोलॉजी उपकरण का डोमेन था। अंतर्निहित सिद्धांतों को समझने से - प्रतिबाधा मिलान, अंशांकन ट्रेसबिलिटी, और लूप्स की निगरानी की भूमिका - इंजीनियर उत्पादन और प्रयोगशाला वातावरण में उप-0.1 डीबी सटीकता को प्राप्त करने के लिए इन सुविधाओं का लाभ उठा सकते हैं। उचित वार्म-अप, केबल कैरेक्टराइजेशन और नियमित अंशांकन जैसे सर्वोत्तम प्रथाओं का लगातार अनुप्रयोग यह सुनिश्चित करता है कि उपकरण की क्षमता विश्वसनीय मापों में अनुवाद करती है। चूंकि परीक्षण आवश्यकताओं को सटीकता की सीमाओं को धक्का देना जारी रहता है, जो कि प्रत्येक पेशेवर जनरेटर के स्तर पर नियंत्रण सुविधाओं को आगे बढ़ाता है।