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          信號(hào)源分析儀瞬態(tài)測試應(yīng)用—鎖相環(huán)的跳頻測量

          作者: 時(shí)間:2017-02-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          E5052B上的瞬態(tài)測試功能是分析信號(hào)時(shí)域變化的強(qiáng)大工具,用戶可以利用該測試功能分析其信號(hào)的頻率,幅度,相位的時(shí) 域變化。瞬態(tài)測量方式有窄帶(narrowband frequency)及寬帶(wideband frequency)兩種:1)窄帶頻率模式的最大可測量頻率變化是80MHz(載波大于800MHz時(shí)),頻率分辨率高(可至mHz),可對80MHz 范圍內(nèi)的小頻率變化進(jìn)行精確測量。2)寬帶頻率模式最大的頻率變化不受80MHz的限制,由輸入信號(hào)載波的頻率段決定,最大頻率范圍是 2.4-7.2GHz(帶寬4.8GHz),但是頻率分辨率較窄帶模式低(最低的頻率分辨率是1kHz,0.05至0.15GHz時(shí))。

          目前的無線通信應(yīng)用中,鎖相環(huán)是頻率合成中經(jīng)常會(huì)使用的技術(shù)。由于其具有高頻率、寬頻、頻譜質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),常常會(huì)配合其他的頻率合成技術(shù)一起使用,如與直接 數(shù)字合成技術(shù)(DDS)結(jié)合使用,以實(shí)現(xiàn)快速跳頻,高相位噪聲的信號(hào)輸出。在設(shè)計(jì)及驗(yàn)證鎖相環(huán)時(shí),用戶不僅需要對其輸出的頻率跳變進(jìn)行驗(yàn)證,還需要對其從 頻率變化開始至穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行測量。下面我們以鎖相環(huán)(PLL)的測試為例,介紹E5052B的瞬態(tài)測試應(yīng)用。

          當(dāng)鎖相環(huán)的輸出信號(hào)頻率 跳變較寬,而且用戶需要同時(shí)觀察其從起始頻率至終止頻率的變化時(shí),可以使用E5052B瞬態(tài)測試中的寬帶-窄帶測試模式,如圖1 所示。在測試中,寬帶頻率窗口與窄帶頻率窗口中的測試是并行同步的,用戶可以在寬帶窗口觀察信號(hào)從起始頻率至終止頻率的整個(gè)頻率變化過程,然后在窄帶窗口 中測量信號(hào)在終止頻率的變化細(xì)節(jié)。E5052B的內(nèi)部系統(tǒng)框圖如下圖所示,DUT(被測物)的信號(hào)輸入儀表后,通過功分器分成兩路,上面的一路是寬帶測 試:利用分頻器將輸入頻率分至低頻后直接數(shù)模轉(zhuǎn)換并分析;下面的一路是窄帶測試:輸入信號(hào)通過混頻器,頻率搬移至中頻后數(shù)模轉(zhuǎn)換并分析。由于整個(gè)處理過程 是并行的,故寬帶窗口與窄帶窗口的時(shí)間是同步的。

          圖1 寬帶-窄帶測試模式的系統(tǒng)框圖

          在寬帶-窄帶模式設(shè)置中,需要注意兩個(gè)方面:1)設(shè)置中的目標(biāo)頻率(Target Freq)需要與被測信號(hào)跳變終止時(shí)的頻率一致,而且窄帶窗口的頻率變化需要在窄帶模式的頻率范圍內(nèi),否則信號(hào)無法在窄帶模式中測量。2)設(shè)置中的窄帶頻 率范圍(Freq Range)需要根據(jù)用戶所需要的頻率分辨率及時(shí)間分辨率進(jìn)行折衷:因?yàn)镋5052B設(shè)置的頻率范圍越寬,時(shí)間分辨率越高,如在80MHz頻率范圍時(shí),最 高的時(shí)間分辨率是8ns,而在1.6MHz頻率范圍時(shí),最高的時(shí)間分辨率只有0.13us;但設(shè)置的頻率范圍越寬,頻率分辨率卻會(huì)越低,如在80MHz 時(shí),最高的頻率分辨率只有7kHz,而在1.6MHz時(shí),分辨率最高可達(dá)110Hz。故假如被測信號(hào)的跳變速度快,那么儀表的頻率范圍越寬越容易得到較好 的時(shí)間測試精度;但是若被測信號(hào)跳變速度不快,而且需要得到較好分辨率卻需要頻率范圍越小越好。

          圖2,圖3為由信號(hào)源E4438C輸出 的100MHz的信號(hào)在不同頻率范圍的測試結(jié)果,由于其E4438C的頻率穩(wěn)定度很好(Residual FM小于1Hz),所以在窄帶窗口測試出來的噪聲實(shí)際上是儀表的內(nèi)部底噪,可以看出在25kHz時(shí)的底噪明顯要比200kHz時(shí)的底噪小。
          圖2 窄帶頻率范圍為200kHz時(shí)的100MHz信號(hào)測試結(jié)果
          圖3 窄帶頻率范圍為25kHz時(shí)的100MHz信號(hào)測試結(jié)果

          通過對頻率范圍的合理設(shè)置,用戶可以在較高的頻率分辨率下測量信號(hào)的時(shí)域變化,如圖4所示。圖4是一個(gè)載波為4.6199996GHz,頻率跳變400Hz 的測試結(jié)果,其跳變時(shí)間是91.3us。圖中窄帶窗口的測試曲線的波紋較大,是由于信號(hào)的輸入功率是-24dBm,比儀表所要求的最小輸入功率 -20dBm低所導(dǎo)致的。由此處可以看出,若用戶需要得到最高的測試精度,除了要考慮頻率范圍對時(shí)間分辨率和頻率分辨率的影響,輸入功率的大小也不能太低。


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