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应对现代RF测试挑战,开创信号发生新时代
录入时间:2017/8/28 11:45:21

应对现代RF测试挑战,开创信号发生新时代

沈鼐叡

泰克科技中国区高端产品市场经理

现代RF系统,如超导量子比特控制器、相控阵雷达、MIMO收发机、智能天线发射机和捷变超宽带扩频通信,都采用宽带、相干、多通道结构。传统方式采用矢量信号发生器及IQ调制器和模拟合成器生成RF信号,由于校准复杂及大规模实现此类系统的成本高昂而存在着许多重大局限。为解决这种问题,市场上出现了一种高速数模转换器,包括信号处理、调制和生成功能。这些数据转换器能够在微波频率上直接合成复杂信号,另外能够更简便地实现多通道同步和校准,通道密度高的系统的成本也明显下降,因为它不需要复杂的模拟前端。泰克最新推出的AWG5200系列任意波形发生器就采用这种数模转换器,为每台仪器提供了最多8条同步通道,并可以通过同步更多的仪器来扩展通道数量。作为任意波形发生器(AWG)的领先制造商,新系列提供了简便灵活的信号发生方式,满足了通用微波和RF设计、雷达和电子战争应用以及高速串行、光通信和高级科研等应用的需求。

AWG5200系列仪器的核心是新型高性能数模转换器 (DAC),其在一个全面集成的产品套件中同时实现了杰出的速度和分辨率。基于强大的DAC内核,AWG5200可以直接生成复杂调制的RF/EW信号,支持高达4 GHz的载波,而不需外部RF转换。16位垂直分辨率最适合全面集成的AWG。

电信系统和军用系统则需要更低的成本、更小的器件,在这种需求的驱动下,最新DAC(如AWG5200中使用的DAC)在信号发生功能基础上,增加了信号处理和调制功能。过去,会由独立的系统负责信号处理及波形创建,数字信息被输送到DAC中。现在,更加先进的高速DAC本身就内置了信号处理模块。这些数字信号处理模块有许多用途,如复杂(或I-Q)调制、数控振荡器(NCO)和调节功能,如FIR滤波器和数字插补。这可以高效、紧凑、经济地直接生成复杂的RF信号。图1显示了AWG5200中使用的高速16位DAC简化的方框图。

1. 泰克AWG5200中使用的DAC简化的方框图。

如图2所示,AWG5200系列提供了多种DAC模式,用户可以在DAC带宽最干净的部分和频率滚降位置输出信号。选项包括NRZ、DDR、RZ和混合模式。

2. 多种DAC模式允许AWG5200用户在DAC带宽最干净的部分及频率滚降位置输出信号。

复杂真实环境信号为你而生

高保真度、紧密同步的多通道信号生成功能为设计、调试和运行测试生成接收机信号,这正成为RF和雷达设计日益重要的要求。这特别适合占用频谱测量,在这种测量中,设计人员需要仿真充满RF/微波信号的环境,包括军用和商用雷达信号及无数消费设备发出的信号。对这种应用来说,测试源越多越好。而另一方面与VSG不同,AWG生成的信号没有出现I-Q失衡或载波 (NCO) 泄漏,因为调制信号和载波信号是在数字域中创建的。这简化了测量校准,可以简便地校正因DAC和合成频响及输出模拟通道导致的相位失真。通过对基带信号应用数字预补偿滤波器,可以完成这种校正。当要求频率超出AWG范围,或者如果要求更高的动态范围,那么可以采用外部混频器和固定频率LO实现超外差上变频,这为同步多通道应用提供了经济的解决方案。

泰克公司最新推出的AWG5200系列(图3) 在一台仪器中提供了市场上以前没有提供的一整套功能,包括5 GS/s的标配采样率 (采用插补技术时高达10 GS/s)、16位垂直分辨率、每条通道2 GS波形内存、每台仪器最多拥有8条独立通道,提供了<10 ps通道间时延。每条AWG5200通道都有独立的路径输出、单独的放大、单独的排序、上变频、专用内存,其可以独立控制,而没有串扰,也不会给任何通道性能带来限制。唯一常见的因素是,所有通道共享共用时钟,用户可以选择输入一个外部基准时钟。

3. 最新AWG5200信号发生器把高保真度、高采样率与每通道低成本融合在一起。

这种独立性和灵活性及16位分辨率、<2 µs时延和-70 dBc无杂散动态范围,使得AWG5200成为完美的信号源,可以生成复杂的真实环境信号,用来测试相阵,仿真测试对象,或用新的COTS(市面上的商用)解决方案代替老式设备。对相阵天线系统或多输入多输出 (MIMO) 天线阵列等应用,可以同步最多四台AWG5200s,提供最多32个测试信号。

从实用角度看,AWG5200的一个主要优势是,它大大提高了信号生成的可管理性,因为它不需要一大堆专用的、成本高昂的信号发生设备。泰克不断扩大RF测试使用的波形创建插件库,因此可以快速简明地创建一致性测试或裕量测试使用的信号。具体插件包括通用预补偿插件、多音调和线性调频插件、OFDM插件、雷达插件和RF通用插件。如图4所示,后者以数字方式合成被调制的基带信号、IF信号和RF信号,支持各种调制方式。当然,用户可以使用各种工具和技术设计自己的波形,使用MATLAB脚本自动执行测试。AWG5200的代码还兼容上一代泰克AWG,因此也可以使用现有的波形和脚本。

4. RF通用波形创建插件是一种软件包,以数字方式合成被调制的基带IFRF/微波信号。

AWG5200配备6.5英寸触摸屏显示器,提供了直观的菜单操作以及用户熟悉的前面板控件和小键盘。它还可以使用以太网或直接USB连接,通过运行SourceXpress软件的外部PC进行控制。它包括一块可拆卸硬盘,可以迅速改变测试设置,或满足安全要求。


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