現代の信号発生器で正確な信号レベル制御を達成する方法

導入: 精密な信号レベル制御の重要な役割

現代の信号発生器は、電子機器のテスト、研究機関、および生産環境を横断する不可欠なツールとして機能します。正確な電圧または電力レベルを設定し維持する能力は、多くの場合、信号レベル制御と呼ばれる、測定の有効性、コンポーネントの安全性、およびテストの繰り返し性を直接決定します。通信規格が締まり、デバイス感度が増加すると、エンジニアは、あらゆる試験条件の決定書の分岐に渡る発電機に依存しなければなりません。この拡張ガイドは、原則、ハードウェア機能、高度な技術、および最新の信号制御を可能にする、および最新の信号制御を可能にしています。

信号レベル制御の基礎

主変数を定義する

信号レベル制御は出力振幅の設定を-として電圧(V_p、V_RMS)、力(dBm、dBV)として、または時々分野の強さとして包含します。精密は実際の出力がプログラムされた値の指定許容の範囲内の、頻度、温度および負荷インピーダンスの変更の内でとどまることを意味します。現代発電機は通常±1dBに±5dBのdBにレベル正確さを、より高くするdBを、より高い範囲を <05dBに渡します。

なぜ精密マター

不正確な信号レベルは、すべての下流測定に伝搬します。受信機の感度テストのために、0.5 dB のエラーは、電力の 12% による騒音フロア測定をシフトすることができます。 ADC 特性化では、不十分なレベル制御は、誤った信号とノイズとディストーション (SINAD) 結果につながる。 EMC コンプライアンステストは、過剰または過電流を避けるために正確なフィールド強度を必要とします。ベンジのベンチ実験でさえ、低レベルの制御は、データを誤った時間と誤差を防止します。

現代の発電機で精密を有効活用する主な特徴

デジタル・アッテネータ

デジタルステップ減衰器は、固定減衰ステップを提供する固体またはPINのダイオードスイッチが付いている古い機械電位差計を、普通0.1 dB、0.5 dB、か1 dB. 粗い機械減衰器と結合しました、良いデジタル減衰器は広いダイナミックレンジ(例えば、-140 dBmへの+20 dBm)上の高リゾリューションを提供します。デジタル減衰器の反復はアナログの頻度およびコンパクエントのコンパクターの多数の測定器を結合します。

自動校正とセルフテスト

オートキャリブレーションルーチンは、機器の電源またはオンデマンドで実行され、内部参照(例えば、精密電力参照ダイオードまたは熱電対)を測定し、出力回路に補正要因を適用します。このプロセスは、年齢、温度、湿度によるコンポーネントのドリフトに補償します。一部のジェネレータは、継続的なバックグラウンドキャリブレーションを実行し、ゲインを更新し、オフセット係数をユーザーの信号を中断することなく数秒ごとに更新します。セルフテストルーチンは、アッテネータの完全性を検証し、測定に影響を与える前に欠陥を検出します。

リアルタイムの電力監視とレベリング

内蔵の電源メーター - 多くの場合、ダイオードディテクタまたはサーミスタを使用して - 機器の出力ポートで実際の出力をサンプリングします。クローズドループのレベリング回路は、測定された電力をセットポイントと比較し、減衰またはリアルタイムで増加を調整します。これは、ケーブル損失とコネクタの変動が重要になる高周波で特に重要です。高度なジェネレータは、ユーザー選択可能なレベリングモードを提供します。スイッチング、クローズドループ、最高精度、および外部ケーブルを特徴とする制限モードのオプションが、またはコンベスタが重要である場合。

リモート・コントロールおよびオートメーションインターフェイス

正確なレベル制御は、自動テストシステムで実行されます。標準インターフェイス - USB、イーサネット、GPIB(IEEE-488)、および LXI は、SCPI コマンドを使用して、完全な精度で振幅を設定するためのソフトウェアです。ベクトル信号発生器および任意の波形発生器(AWG)は、最大 0.001 dB の解像度でレベルコマンドを受け入れます。オートメーションは、校正された増分、圧縮および線形特性評価のための重要なテストのステップレベルをスイープ機能も有効にします。

レベル制御のための高度な技術

組み込みのレベリングループを使用する

外部アンプや減衰器を使用する場合、ジェネレータの内部のレベリングループは、外部パスを特徴付け、補正データを保存することで拡張できます。ほとんどの近代的なジェネレーターは、ユーザーが定義された平面でターゲットレベルを達成するために、周波数に基づいて内部セットポイントを調整する「ユーザーフラットネス」テーブルを定義することができます。この技術は、ケーブルロス、コネクタの不一致、および外部測定ハードウェアを追加することなくコンポーネント応答を補正します。テストセットアップが変更したときに、オペレータは、これらの補正を定期的に更新する必要があります。

カスタム校正テーブルの作成

最良の工場校正が不十分である重要なアプリケーションでは、ユーザーは、参照電力メーターまたはスペクトルアナライザを使用して、ケーブル、アダプタ、および外部の減衰器を含む、テストパス全体でトレーサブルキャリブを実行できます。結果のオフセットデータ(振幅対周波数)は、ユーザーキャリブレーションテーブルとして多くの信号発生器に読み込むことができます。このアプローチは、0.1dB以上の順番でエンドツーエンドレベルの精度を実現し、参照基準自体がキャリブレーションされた状態にしました。 [FORT] 測定法[F] 測定法[F] 測定法] は、 [FORT] 測定法] の精度を提供します。

重要課題の解決とミスマッチの不確実性

発電機出力(典型的に50Ω)とテスト(DUT)の下のデバイス間のインピーダンスの不一致は、配信された電力を変化させる反射を引き起こします。結果の不確実性は、多くの場合、RFシステムにおける総レベルの不確実性への最大の貢献です。これを軽減するために、エンジニアは使用することができます。

[] 精密減衰器(3 dB、6 dB、または10 dB) は、発電機出力で、効果的なリターンロスを改善します。
[レベルフラットネス補正[]]]は、信号チェーン全体のベクトルネットワークアナライザ(VNA)測定値から派生しました。
] リモートパワーサンプリングヘッドを使用して、DUT入力面で電力を届けるアクティブレベリングループ

マイクロ波ジャーナル[の]技術の記事は、練習中の不確実性を計算し、最小化する方法を説明します。

騒音・歪みの考慮事項

信号品質が騒音床、調和的な歪み、または有害なコンテンツによって劣化している場合、正確なレベル制御は意味がありません。非常に低い出力レベル(例えば、100dBm)で、機器の独自のフェーズノイズとブロードバンドノイズがドミネーションできます。高度なジェネレータは、低ノイズマルチプライヤー、クリーンな電源、および狭帯域フィルタリングを使用して、信号純度を維持します。高レベルの出力については、第二および第三の調和レベルは、製品が、変調や性能を向上させるために管理する必要があります。

一貫した結果のベストプラクティス

校正スケジュールと標準

製造業者の推奨校正間隔を1年続けてくださいが、重要なアプリケーションに対するより頻繁に校正を検討してください。認定校正ラボを使用して、国家規格(NIST、PTBなど)のトレーサビリティを提供します。校正記録を保持し、時間をかけて逸脱に注意してください。一部のジェネレータは、ユーザーが設定できる「校正による」アラームを提供します。社内チェックでは、フルキャリブレーション間の自信チェックを実行するために、ポータブルパワーメーターと参照ソースを購入検討してください。

ケーブルおよびコネクターの選択

あらゆるケーブルおよびコネクターは損失を加え、頻度、温度およびケーブルのくねりの半径と損失は変わります。RFの適用のための相安定的な、低損失ケーブルを使用して下さい。アダプターを使用して絶対に必要としないで避けて下さい;各アダプターは付加的な不一致の不確実性を導入します。精密な水平な制御のために、テストポートの平面を定義し、テストの間にundisturbed残っている堅いテストケーブルを使用します。]Tektronixは信号の発電機の正確さの正確さの指定のガイドを提供しますを印の印の正確さの印の印の正確さの印の正確さの印の正確さの印の正確さの正確さの指定に与えます。

環境条件

温度変化は内部ゲインステージと検出器の精度に影響を与えます。シグナルジェネレータはマニュアルで指定された時間にウォームアップすることを可能にします。多くの場合、30分または内部温度が安定するまで。最小限のドラフトまたは熱源で制御されたラボ環境で重要な測定を実行します。湿度は抵抗成分とコネクタインタフェースにも影響します。測定器内のラボは、機器の定格範囲(通常20%〜80%の非凝縮)を維持します。

ドキュメントとリピータビリティ

自動テストでは、レベルキャリブレーションテーブル、減衰器設定、および保存された状態ファイル内のレベルモード設定を含む、フルインストゥルメント設定を保存します。一貫性のある命名規則とバージョン管理を使用します。トラブルシューティングを行うと、既知のセットアップをリコールする機能は、変数のハンティングを解除します。また、外部ケーブル、アダプター、およびそれらの特性データも文書化し、他のエンジニアがテスト月または数年後にテストを再現することができます。

コンテンツ

現代の信号発生器は、デジタル減衰器、自動校正、リアルタイムフィードバック、およびフレキシブルなリモートインターフェースをブレンドし、専用の計測機器の領域を一度にしていたレベルの制御を提供します。従順な原則を理解することで、インピーダンスマッチング、校正トレーサビリティ、および監視ループの役割 - エンジニアリング者は、これらの機能を有効活用して、生産および実験室環境におけるサブ0.1dBの精度を達成することができます。適切なウォームアップ、ケーブルアライメント、および定期的な校正などのベストプラクティスの一貫したアプリケーションは、電子機器の信頼性を常に向上させ、RFの要件を検証します。