點頻信號源的組成以及應用方案詳解

發布時間：2019-04-08                2157

　　點頻信號源的組成以及應用方案詳解
　　上期文章主要講解了正玄波的信號特性，本周西安安泰儀器維修中心小編主要跟大家分享點頻信號源的基礎知識：
　　信號發生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號的設備。在測量各種電信系統或電信設備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它電參數時，以及測量元器件的特性與參數時，用作測試的信號源或激勵源。
　　信號發生器又稱信號源或振蕩器，在生產實踐和科技領域中有著廣泛的應用。各種波形曲線均可以用三角函數方程式來表示。能夠產生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數信號發生器。信號發生器也被稱之為信號源；下面主要講解一下點頻信號源：
　　一般來說，點頻信號源由三部分組成：
　　1.參考源部分：決定整個信號源頻率穩定度；
　　2.頻率合成部分：決定輸出信號頻率參數；
　　3.輸出功率控制部分：決定輸出信號功率參數

　　圖1信號源組成框圖
　　合成滿足各項指標要求信號的技術稱為頻率合成技術，對信號頻率進行合成的方式主要有三種：
　　1.直接頻率合成
　　利用振蕩器直接輸出要求的頻率信號，晶體振蕩器因其Q值高而得到廣泛應用，采用恒溫晶振和穩補晶振可進一步提高其頻率穩定度。主要應用于單點頻率信號合成。
　　2.間接頻率合成
　　利用PLL鎖相環進行頻率合成，其特點是可輸出寬頻率范圍信號，頻率變化步進較小，頻率跳變速度較快。但存在頻率變化步進和相噪指標相矛盾的缺點。PLL間接頻率合成是頻率合成的主要方式。
　　3.直接數字合成（DDS）
　　利用數字技術進行信號波形合成，其特點是輸出頻率步進指標很高，頻率跳變速度很快，但輸出頻率范圍較窄。

　　圖2信號源頻率合成技術及其優缺點
　　直接頻率合成技術原理框圖如下圖所示。采用溫補晶振和恒溫晶振可以提高晶體振蕩器的頻率穩定度。

　　圖3直接頻率合成原理框圖
　　間接頻率合成技術原理框圖如下圖所示。鎖相環由鑒相器；環路濾波器；壓控振蕩器（VCO）；分頻器等組成。
　　從頻率關系上分析，PLL相當于一個倍頻器：PLL輸出信號頻率變化步進為其鑒相器工作頻率。
　　如果要求頻率變化步進越小，鑒相頻率相應變小，而要保證輸出頻率值則N值相應變大。較小的鑒相頻率會使PLL環路帶寬相應減小，從而使PLL動態性能（頻率跳變速度）變壞。

　　圖4間接頻率合成原理框圖
　　對PLL輸出信號的相位噪聲指標進行分析。
　　對參考源，PLL為低通特性，帶寬為環路帶寬。PLL輸出相噪是參考信號相噪按N倍頻惡化。N越大，PLL輸出相噪指標越差。在環路帶寬外，PLL輸出相噪由VCO決定。

　　圖5鎖相環輸出相位噪聲指標
　　提高PLL輸出信號相位噪聲指標的原則是減小分頻比N，通過采用多鎖相環和小數分頻技術可以實現以上目的。

　　圖6改善PLL輸出信號相噪的方法
　　直接數字頻率合成DDS是隨著數字技術的發展而出現的新技術，原理框圖如下圖所示。DDS由相位累加器；ROM表；DAC；低通濾波器組成。

　　圖7DDS直接數字合成技術原理框圖
　　信號源利用ALC（自動電平控制）技術來保證輸出信號的幅度。大范圍幅度調整由衰減器完成。

　　圖8信號源輸出信號功率的控制
　　點頻信號源的應用：
　　1.系統本振：
　　–相位噪聲
　　–頻率精度
　　2.器件失真性能測試
　　–雜散
　　–三階失真TOI
　　3.接收機測試：
　　–調制方式
　　–幅度精度
　　–雜散性能
　　一般點頻信號源都有掃描的功能，包括：頻率掃描功能和功率掃描功能。
　　頻率掃描有2種方式：步進掃描和列表掃描。頻率掃描需要關注：電平精度，平坦度，源匹配。
　　步進掃描需要關注：精度，掃描點數，切換時間。列表掃描需要關注：精度，切換時間，停留時間。
　　功率掃描需要關注：功率掃描范圍，功率斜率范圍，源匹配。功率掃描通過：自動電平控制ALC，ALC檢測器，ALC驅動器和ALC調制器配合完成。
　　以上內容主要講解點頻信號源的具體概念以及應用方案。更多由電子測量類儀器維修使用知識歡迎關注“安泰測試”微信公眾號或者訪問安泰儀器維修網（www.kongya99.com）。