應對現代RF測試挑戰，開(kāi)創(chuàng )信號發(fā)生新時(shí)代

現代RF系統，如超導量子比特控制器、相陣雷達、MIMO收發(fā)機、智能天線(xiàn)發(fā)射機和捷變超寬帶擴頻通信，都基于寬帶、相干、多通道結構。傳統方式采用矢量信號發(fā)生器及IQ 調制器和模擬合成器生成RF信號，由于校準復雜及大規模實(shí)現此類(lèi)系統的成本而存在著(zhù)許多重大局限。為解決這種問(wèn)題，市場(chǎng)上出現了一種高速數模轉換器，包括信號處理、調制和生成功能。這些數據轉換器能夠在微波頻率上直接合成復雜信號，另外能夠更簡(jiǎn)便地實(shí)現多通道同步和校準，通道密度高的系統的成本也明顯下降，因為它不需要復雜的模擬前端。泰克最新推出的AWG5200 系列任意波形發(fā)生器就采用這種數模轉換器，為每臺儀器提供了最多8 條同步通道，并可以通過(guò)同步更多的儀器來(lái)擴展通道數量。作為任意波形發(fā)生器(AWG)的領(lǐng)導制造商，新系列提供了簡(jiǎn)便靈活的信號發(fā)生方式，滿(mǎn)足了通用微波和RF設計、雷達和電子戰爭應用以及高速串行、光通信和高級科研等應用的需求。

AWG5200系列儀器的核心是新型高性能數模轉換器(DAC) ，其在一個(gè)全面集成的產(chǎn)品套件中同時(shí)實(shí)現了杰出的速度和分辨率?；趶姶蟮腄AC內核，AWG5200可以直接生成復雜調制的RF/EW信號，支持高達4 GHz的載波，而不需外部RF轉換。16位垂直分辨率最適合全面集成的AWG，而其他系統只提供了14位分辨率。

電信系統和軍用系統則需要更低的成本、更小的器件，在這種需求的驅動(dòng)下，最新DAC(如AWG5200中使用的DAC)在信號發(fā)生功能基礎上，增加了信號處理和調制功能。過(guò)去，會(huì )由獨立的系統負責信號處理及波形創(chuàng )建，數字信息被輸送到DAC中?，F在，更加先進(jìn)的高速DAC本身就內置了信號處理模塊。這些數字信號處理模塊有許多用途，如復雜(或I-Q)調制、數控振蕩器(NCO)和調節功能，如FIR濾波器和數字插補。這可以高效、緊湊、經(jīng)濟地直接生成復雜的RF信號。圖1顯示了AWG5200中使用的高速16位DAC簡(jiǎn)化的方框圖。

圖1. 泰克AWG5200中使用的DAC簡(jiǎn)化的方框圖。

如圖2所示，AWG5200系列提供了多種DAC模式，用戶(hù)可以在DAC帶寬最干凈的部分和頻率滾降位置輸出信號。選項包括NRZ、DDR、RZ和混合模式。

圖2. 多種DAC模式允許AWG5200用戶(hù)在DAC帶寬最干凈的部分及頻率滾降位置輸出信號。

復雜真實(shí)環(huán)境信號為你而生

高保真度、緊密同步的多通道信號生成功能為設計、調試和運行測試生成接收機信號，這正成為RF和雷達設計日益重要的要求。這特別適合占用頻譜測量，在這種測量中，設計人員需要仿真充滿(mǎn)RF/微波信號的環(huán)境，包括軍用和商用雷達信號及無(wú)數消費設備發(fā)出的信號。對這種應用來(lái)說(shuō)，測試源越多越好。而另一方面與VSG不同，AWG生成的信號沒(méi)有出現I-Q失衡或載波(NCO) 泄漏，因為調制信號和載波信號是在數字域中創(chuàng )建的。這簡(jiǎn)化了測量校準，可以簡(jiǎn)便地校正因DAC和合成頻響及輸出模擬通道導致的相位失真。通過(guò)對基帶信號應用數字預補償濾波器，可以完成這種校正。當要求頻率超出AWG范圍，或者如果要求更高的動(dòng)態(tài)范圍，那么可以采用外部混頻器和固定頻率LO實(shí)現超外差上變頻，這為同步多通道應用提供了經(jīng)濟的解決方案。

泰克公司最新推出的AWG5200系列(圖3) 在一臺儀器中提供了市場(chǎng)上以前沒(méi)有提供的一整套功能，包括5 GS/s的標配采樣率(采用插補技術(shù)時(shí)高達10 GS/s)、16位垂直分辨率、每條通道2 GS波形內存、每臺儀器最多擁有8條獨立通道，提供了10 ps通道間時(shí)延。每條AWG5200通道都有獨立的路徑輸出、單獨的放大、單獨的排序、上變頻、專(zhuān)用內存，其可以獨立控制，而沒(méi)有串擾，也不會(huì )給任何通道性能帶來(lái)限制。唯一常見(jiàn)的因素是，所有通道共享共用時(shí)鐘，用戶(hù)可以選擇輸入一個(gè)外部基準時(shí)鐘。

圖3. 最新AWG5200信號發(fā)生器把高保真度、高采樣率與每通道低成本融合在一起。

這種獨立性和靈活性及16位分辨率、2 µs時(shí)延和-70 dBc無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍，使得AWG5200成為完美的信號源，可以生成復雜的真實(shí)環(huán)境信號，用來(lái)測試相陣，仿真測試對象，或用新的COTS(市面上的商用)解決方案代替老式設備。對相陣天線(xiàn)系統或多輸入多輸出(MIMO) 天線(xiàn)陣列等應用，可以同步最多四臺AWG5200s，提供最多32個(gè)測試信號。

從實(shí)用角度看，AWG5200的一個(gè)主要優(yōu)勢是，它大大提高了信號生成的可管理性，因為它不需要一大堆專(zhuān)用的、成本高昂的信號發(fā)生設備。泰克不斷擴大RF測試使用的波形創(chuàng )建插件庫，因此可以快速簡(jiǎn)明地創(chuàng )建一致性測試或裕量測試使用的信號。具體插件包括通用預補償插件、多音調和線(xiàn)性調頻插件、OFDM插件、雷達插件和RF通用插件。如圖4所示，后者以數字方式合成被調制的基帶信號、IF信號和RF信號，支持各種調制方式。當然，用戶(hù)可以使用各種工具和技術(shù)設計自己的波形，使用MATLAB腳本自動(dòng)執行測試。AWG5200的代碼還兼容上一代泰克AWG，因此也可以使用現有的波形和腳本。

圖4. RF通用波形創(chuàng )建插件是一種軟件包，以數字方式合成被調制的基帶IF和RF/微波信號。

AWG5200配備6.5英寸觸摸屏顯示器，提供了直觀(guān)的菜單操作以及用戶(hù)熟悉的前面板控件和小鍵盤(pán)。它還可以使用以太網(wǎng)或直接USB連接，通過(guò)運行SourceXpress軟件的外部PC進(jìn)行控制。它包括一塊可拆卸硬盤(pán)，可以迅速改變測試設置，或滿(mǎn)足安全要求。