3.1信號調(diào)理電路

信號的調(diào)理可具體分為兩個方面：一是對噪聲干擾的有效抑制；二是對輸出信號功率進行調(diào)理。

3.1.1低通濾波器

AD9858的內(nèi)部沒有低通濾波器，因此經(jīng)過DAC輸出的掃頻信號不可避免的含有高頻噪聲，該噪聲可以分為兩大類：一類為DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換所帶來的階梯波形分量及其高次諧波，另一類為AD9858內(nèi)部系統(tǒng)時鐘及其高次諧波。

故信號輸出端口需加低通濾波抑制高頻干擾。

濾波器可以分為有源和無源濾波器。有源濾波器的設計引入了有源元件—集成運算放大器，由于運算放大器具有近似理想的特性，且可以省去電感，因此可以得到接近理論預測的頻率響應特性，并能減小體積（特別是在低頻時，無源濾波器的電感量較大）。但由于受到運放帶寬的限制，有源濾波器一般僅限于幾百kHz以內(nèi)的頻帶。

無源濾波器采用分立元件進行設計[23]，其頻率范圍比較寬，因此一般用于高頻設計。由于AD9858的內(nèi)部時鐘為800MHz，輸出信號的最高頻率為

300MHz，因此在圖3-2中的兩個濾波器需要設計成無源低通濾波器。

低通濾波器可以分為巴特沃什濾波、切比雪夫濾波、貝賽爾濾波和橢圓濾波等。對各種濾波器的幅頻特性的比較如圖3-3所示。

巴特沃什低通濾波器的通帶和阻帶都是平坦的，但是其過渡帶太過平緩；切比雪夫低通濾波器的通帶是等波紋抖動的，阻帶是平坦的，過渡帶巴特沃什稍陡；貝賽爾低通濾波器和切比雪夫低通剛好相反，通帶平坦，阻帶是等波紋抖動的；橢圓低通濾波器的通帶和阻帶都是抖動的，但是其過渡帶下降迅速，過渡帶很窄。

在本系統(tǒng)中，為了使輸出信號頻率最高300MHz時能夠最低程度的降低AD9858內(nèi)部系統(tǒng)時鐘800MHz的干擾，采用了具有較窄過渡帶特性的橢圓濾波器，并采用三級橢圓低通濾波。根據(jù)系統(tǒng)要求輸出信號的頻率可達300MHz，設定其通帶為350MHz，且三級濾波具有下降速度更快的過渡帶，可以有效的濾除400MHz以上的高頻干擾。在圖3-2中的兩個濾波器都為低通濾波器，其設計可完全相同，但二者的功能是有所區(qū)別的：LPF1用于濾除AD9858的內(nèi)部輸出高頻噪聲，LPF2是為了盡可能的減少多個不同器件所帶來的內(nèi)部高頻噪聲對輸出信號的影響?？紤]到實際的橢圓濾波器的設計與理論分析是有所不同的，在本次設計中采用理論分析與測量濾波器的實際頻譜特性相結合的方法，在實際的調(diào)試中逐漸改變?yōu)V波器的元件值，以使頻譜特性達到最佳。

首先，按照低通橢圓濾波器的理論設計方法，采用查歸一化濾波器表的方法設計出原始的三級橢圓低通濾波器，初步確定元件值。如圖3-4所示為理論設計的橢圓低通濾波器。

其次，對理論濾波器進行改進。由于電阻、電容和電感元件的特性并不是理想的，這一點在高頻中尤其突出，所以需要改進。在實際中，制作PCB實驗板并把濾波器焊接好，用頻率特性測試儀對焊接好的濾波器進行測量，如果幅頻特性不好，則調(diào)整電容的值，再次測量濾波器的幅頻特性，如此反復，直到該濾波器的特性滿足要求為止。經(jīng)過實驗調(diào)整，該三級橢圓低通濾波器的電路參數(shù)及特性曲線如圖3-5所示。

3.1.2功率控制電路

如果要求掃頻信號源輸出信號的功率可調(diào)范圍大于AD9858的輸出信號的功率范圍，則需要對輸出信號的功率進行調(diào)理。本系統(tǒng)采用可控增益放大器對信號功率進行調(diào)理。

如圖3-2所示，在可控增益放大器AD8369 [24]的后面加有固定寬帶運放AD8009和射頻功放RF2317，這主要是為了進一步增加信號的功率，使其達到更高的功率范圍，其中AD8009還有把差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號的作用。

AD8369為數(shù)字可控增益放大器，其可調(diào)節(jié)的放大范圍為45dB，步長為3dB，可以對輸出信號功率進行調(diào)節(jié)。

AD8369的帶寬為600MHz，差分輸入輸出，數(shù)據(jù)接口為4位并行或3端串行，差分輸入輸出電阻為200，單端口到地等效電阻為100，數(shù)字控制的增益倍數(shù)與AD8369的外圍電路有關。在本系統(tǒng)中，該數(shù)字可控增益放大器的輸入端口為濾波器LPF1的輸出信號，為了與AD8369相匹配，在濾波器的輸出端跨接一個100的電阻，這100的電阻作為AD8369的輸入阻抗；AD8369的輸出端口為由寬帶運放AD8009組成的差分變單端信號的轉(zhuǎn)換電路，整個電路的設計如圖3-6所示。