Векторный генератор сигналов что это

Испытания систем радиолокации и РЭБ: выбор подходящего генератора сигналов для имитации источников электромагнитных излучений

Правильный выбор генератора сигналов для имитации источников электромагнитных излучений (ЭМИ) при проведении испытаний средств и комплексов радиоэлектронной борьбы (РЭБ) – непростая задача. Отчасти сложность выбора заключается в необходимости выполнения индивидуальных требований инженера-испытателя и учета особенностей решаемой задачи. Поэтому ни один генератор сигналов не будет идеальным решением на любой случай. Еще одним ключевым моментом, осложняющим выбор, является недостаток информации о подходящем оборудовании. Большинство инженеров попросту не имеют достаточного опыта, чтобы понимать, какие типы источников сигналов и когда нужно использовать. Эта проблема имеет место не только при решении прикладных задач в процессе создания средств и комплексов РЭБ, но не менее актуальна и применительно ко всем задачам, связанным с радиолокационными системами (например, системами посадки, метеорологическими РЛС и т.д.). Фактически любой инженер, сталкивающийся с необходимостью исследования характеристик систем радиолокации и РЭБ, в той или иной степени нуждается в генераторе сигналов для имитации различных типов источников ЭМИ. С помощью генераторов сигналов выполняются: имитация условий ведения РЭБ, запуск различных сценариев испытаний путем формирования последовательностей импульсных сигналов и общей сигнально-помеховой обстановки для определения реакции приемных систем, а также другие виды проверок. Несмотря на все трудности на пути к правильному выбору источника сигналов результат стоит затраченных усилий, поскольку, сделав неверный выбор, вы столкнетесь с рядом негативных последствий. Инженер может ошибочно задать неверные характеристики или выбрать оборудование, вообще не обладающее нужными для выполнения работы функциями. Аналогичным образом инженер может непреднамеренно задать избыточные требования к оборудованию. Подобная ошибка повлечет чрезмерные траты, и в результате дорогостоящее полнофункциональное оборудование будет использоваться там, где для решения задачи хватило бы старого и менее дорогого. К счастью для любого инженера- испытателя систем радиолокации и РЭБ, сталкивающегося с этой дилеммой, теперь появились общие критерии, помогающие сделать выбор. Эти критерии не только помогут сузить круг вариантов выбора, но и гарантируют эффективное использование имеющихся активов. В зависимости от измерительных задач, решаемых при испытаниях комплексов РЭБ, одновременно могут использоваться различные типы генераторов сигналов.

Типы генераторов сигналов

В настоящее время поставщики предлагают четыре различных типа генераторов сигналов для имитации источников ЭМИ. Это генераторы сигналов с быстрой перестройкой, векторные генераторы сигналов, генераторы сигналов произвольной формы (ГСПФ) и аналоговые генераторы сигналов. Генераторы сигналов с быстрой перестройкой частоты строятся на основе прямого цифрового синтеза и представляют собой широкодиапазонные источники сигналов с возможностью перестройки частот несущих за доли микросекунд во всем рабочем диапазоне. Векторные генераторы сигналов представляют собой сочетание генератора сигналов произвольной формы и источника с I/Q-модулятором для переноса спектра сигнала на более высокие частоты. Этот тип гнераторов – нечто среднее между сверхширокополосными ГСПФ и генераторами с быстрой перестройкой. Генераторы сигналов произвольной формы (ГСПФ) способны формировать сигналы с различным разрешением (степенью детализации формы сигнала) и частотой дискретизации. Наконец, аналоговые источники сигналов – это генераторы, не обладающие функциями I/Q-модуляции, но способные формировать непрерывные сигналы с различными типами аналоговой модуляции.

Основные показатели качества

При оценке возможности применения этих четырех типов источников для решения поставленных задач следует учитывать ряд различных показателей качества и возможностей. В перечень основных характеристик всех источников сигналов входят восемь показателей:

• Фазовый шум. Уровень фазовых шумов является одним из наиболее важных показателей качества генераторов и является мерой спектральной чистоты сигналов, формируемых любым источником. Он вполне может быть ограничивающим фактором при решении критически важных задач в аэрокосмической и оборонной промышленности, таких как радиолокация и РЭБ. Из-за фазового шума относительно малые сигналы вблизи несущей могут маскироваться шумовыми боковыми полосами основного сигнала в условиях сигнально-помеховой обстановки с несколькими источниками ЭМИ, а работа систем на основе эффекта Доплера (рисунок 1) может затрудняться ложными эхо-сигналами.
  Рисунок 1. Наглядная иллюстрация того, как высокий уровень фазового шума может исказить форму спектра сигнала относительно большой амплитуды, вследствие чего расположенный близко по частоте сигнал меньшего уровня будет маскирован.
• Динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих (SFDR). SFDR – это отношение уровня мощности поданного на тестируемое устройство сигнала или сигнала несущей частоты на выходе генератора к мощности наибольшей паразитной составляющей в спектре этого сигнала (наибольшей гармоники). Высокий показатель SFDR имеет важное значение при имитации условий ведения РЭБ для создания реалистичной сигнально-помеховой обстановки, когда диапазон амплитуд сигналов-целей может быть очень широким, а ложные цели приводят к получению недостоверных результатов испытаний (рисунок 2). Этот показатель особенно важен при имитации условий ведения РЭБ, когда чувствительность приемников испытываемых комплексов крайне высока.
  Рисунок 2. Паразитные составляющие спектра могут быть распознаны как ложные цели или радиолокационные эхо-сигналы, вследствие чего возможно получение недостоверных результатов испытаний.
• Мощность. Мощность – это основной энергетический показатель сигнала. Большой диапазон установки уровней мощности сигналов важен для реалистичного моделирования множества целей на различном удалении и с разными углами прихода отраженных сигналов. При использовании ГСПФ и векторных генераторов сигналов показатели мощности выходного сигнала непосредственно связаны с разрешением и качеством цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) в генераторе, где каждый дополнительный бит эффективного числа разрядов (ENOB) АЦП может добавить примерно 6 дБ к динамическому диапазону генератора.
• Скорость переключения между импульсами. Скорость переключения между импульсами характеризует возможность источника быстро переходить от формирования одного импульсного сигнала с заданной частотой, фазой и уровнем мощности, к формированию другого сигнала. Этот показатель важен при испытаниях систем РЭБ по многим причинам, в числе которых — реалистичность имитации источников ЭМИ с высокой скоростью переключения по указанным выше параметрам, ускорение процесса испытаний и увеличение плотности импульсных сигналов. Плотность характеризует количество импульсных сигналов, присутствующих в общей сигнально-помеховой обстановке в единицу времени, поэтому «быстрые» генераторы с высокой скоростью переключения между импульсами могут создавать сценарии испытаний с более высокой плотностью и меньшим наложением (рисунок 3).
  Рисунок 3. Плотность импульсов характеризует количество импульсных сигналов, присутствующих в общей сигнально-помеховой обстановке в единицу времени. Источник сигналов с большей скоростью переключения способен обеспечить большую плотность импульсных сигналов и имитировать большее количество источников ЭМИ.
• Диапазон быстрой перестройки. Диапазон быстрой перестройки – это диапазон частот, в котором источник сигналов может с высокой скоростью переключаться от имитации одного источника ЭМИ к другому. Этот параметр важно знать потому, что он определяет два важных показателя: диапазон значений плотности импульсных сигналов и возможности по когерентности между различными импульсами при их переключении. Диапазон быстрой перестройки варьируется в зависимости от архитектуры генератора сигналов. Он более подробно рассматривается в последующих разделах. Когерентность между импульсами при переключении важна для адекватной имитации изменений фазы источников ЭМИ в ходе выполнения сценария, поскольку системы РЭБ отслеживают эти изменения. Например, если генератор имитирует два источника ЭМИ на двух различных частотах, фаза сигналов этих источников на обеих частотах должна «запоминаться» при переключении между частотами и продолжать изменяться при возврате генератора на прежнюю частоту так, как будто переключения не было вовсе (рисунок 4).
  Рисунок 4. Для корректной имитации двух источников ЭМИ на двух различных частотах их фазовые соотношения должны поддерживаться с высокой точностью.
• Полоса частот модулирующего сигнала. Данный параметр характеризует диапазон частот модулирующих сигналов, которые способен формировать источник. Он влияет на время нарастания фронта импульсных сигналов, а также на параметры модуляции, такие как девиация ЛЧМ-сигнала (рисунок 5). Векторные генераторы сигналов и ГСПФ способны одновременно формировать сигналы нескольких источников ЭМИ в пределах полосы частот модулирующих сигналов. Их диапазоны быстрой перестройки, как правило, также ограничены шириной диапазона частот модулирующих сигналов в зависимости от набора частот формируемых сигналов. Полоса частот модулирующих сигналов источника зависит от частоты дискретизации его внутреннего ЦАП, а также от его аналоговых характеристик (например, от разноса частотных диапазонов).
  Рисунок 5. Чтобы правильно сформировать показанный ЛЧМ-сигнал, полоса частот модулирующих сигналов источника должна быть больше либо равна девиации частоты.
• Объем памяти и функции потокового воспроизведения. Продолжительность сценариев имитации условий ведения РЭБ может варьироваться от нескольких микросекунд до нескольких дней. В связи с этим генератор сигналов должен формировать сигналы указанной длительности. Методики воспроизведения сигналов различной длительности отличаются по архитектуре аппаратной части и стоимости реализации. При коротких интервалах времени воспроизведения для загрузки данных о квадратурных составляющих формируемых сигналов обычно достаточно внутренней памяти прибора или сжатых форматов данных, обработка которых будет производиться по наступлению конкретного события.

Прямая загрузка данных пригодна только при небольшой продолжительности сценариев. По мере увеличения частоты дискретизации и продолжительности сценариев, а также количества задействованной аппаратуры, потребуется использование дополнительных средств и схем хранения и обработки данных. Одним из способов расширения времени воспроизведения при ограниченном объеме памяти является формирование последовательностей и цифровое преобразование с повышением частоты, которые позволяют индексировать различные сегменты памяти и помещать их в цикл в соответствии с присвоенными индексами, либо изменять частоты несущих при наступлении определенных событий (таких, как получение программной команды или запуск с малой задержкой). В зависимости от условий сценариев, создание последовательностей воспроизведения сегментов памяти может значительно увеличить их продолжительность.

Еще один метод экономии памяти заключается в сжатии данных. Если прибор способен воспринимать абстрактные, общие для всех сигналов, параметры, такие как длительность импульса и тип модуляции, тогда для описания сигнала может потребоваться меньшее число бит данных. Средства, используемые для имитации сценариев ведения РЭБ, используют общий метод описания источников ЭМИ – дескрипторы импульсов (PDW). Различные системы и организации используют разные форматы дескрипторов импульсов, но при этом они имеют много общего. Формат дескрипторов импульсов позволяет адекватно описывать источники ЭМИ при имитации условий ведения РЭБ. Во многих случаях использование дескрипторов импульсов вместо прямого описания сигналов в виде квадратурных составляющих может сократить объем используемой памяти на несколько порядков, а также упростить программирование требуемой формы сигнала (рисунок 6).

Рисунок 6. Методы сжатия данных (например, использование дескрипторов импульсов) способны значительно снизить требования к объему памяти и упростить формирование сигналов по сравнению с описанием сигналов в виде квадратурных составляющих (слева), формы сигналов могут описываться в табличной форме и быстро загружаться программным путем.

Критерии выбора типа генераторов сигналов

В целях облегчения выбора наиболее предпочтительного для решения поставленных задач генератора сигналов ниже приведены общие данные для сравнения функциональных возможностей и технических характеристик четырех основных типов источников сигналов, применяемых для имитации источников ЭМИ.

Генераторы сигналов с быстрой перестройкой

Рисунок 7. Типовая структурная схема генератора с быстрой перестройкой.

Варианты применения: генераторы сигналов данного типа используются для имитации одного или нескольких источников ЭМИ в очень широком диапазоне частот и в качестве быстро перестраиваемых гетеродинов в различных подсистемах (рисунок 7). Благодаря архитектуре, в основе которой лежит принцип прямого цифрового синтеза, их можно жестко синхронизировать при работе в составе многоканальных измерительных систем.

Преимущества: генераторы сигналов с быстрой перестройкой обеспечивают высокую производительность при имитации множества различных типов сценариев ведения РЭБ. Благодаря архитектуре, основанной на принципе прямого цифрового синтеза, они способны обеспечивать фазовую когерентность и/или непрерывность во всем диапазоне, а синхронизация нескольких генераторов может быть выполнена с легкостью и высоким разрешением. Кроме того, генераторы сигналов с быстрой перестройкой могут использовать различные форматы дескрипторов импульсов для описания выходных сигналов, позволяя выполнять потоковое воспроизведение сигналов при времени обновления менее микросекунды. Как результат, они способны имитировать множество источников ЭМИ во всем диапазоне рабочих частот, при этом работать совместно с несколькими генераторами и воспроизводить потенциально бесконечно длинные последовательности данных.

Недостатки: одним из недостатков генераторов сигналов с быстрой перестройкой является последовательное воспроизведение дескрипторов импульсов по принципу «первый на входе – первый на выходе» (FIFO), следствием чего является невозможность одновременного воспроизведения двух и более дескрипторов импульсов. Этот недостаток не играет большой роли, если коэффициент заполнения имитируемых источников ЭМИ не очень велик. Для одновременного воспроизведения нескольких дескрипторов импульсов инженер-испытатель может использовать соответствующее количество дополнительных генераторов сигналов с быстрой перестройкой, синхронизированных между собой (рисунок 8). Однако при создании законченного эмулятора такое решение может быть менее рентабельным.

Основные показатели:

• Диапазон частот: от 10 МГц до 40 ГГц
• Полоса частот модулирующего сигнала: 3 ГГц
• Когерентность/непрерывность во всем диапазоне частот (от 10 МГц до 40 ГГц)
• Количество каналов: от 1 до 6 когерентных
• Скорость обновления дескрипторов импульсов: от 180 нс до 500 мкс
• Схема данных: на основе дескрипторов импульсов (с высокой степенью сжатия)
• Пропускная способность при обработке дескрипторов импульсов, по техническому описанию:
• Минимальная длительность = 4 нс
• Скорость обновления = 180 нс
• Макс. скорость = 1/(минимальная длительность + скорость обновления) = 1/(184 нс) = 5,4348 миллионов дескрипторов импульсов в секунду
• Разрешение по времени: 10 пс
• Возможность потокового воспроизведения

Рисунок 8. Пример сценария с заданной плотностью импульсных сигналов, реализованного с использованием генераторов сигналов с быстрой перестройкой. Для предотвращения пропуска импульсов дескрипторы импульсов распределены между двумя синхронизированными генераторами.

Примером генератора сигналов с быстрой перестройкой может послужить генератор N5193A/N5191A серии UXG компании Keysight (рисунок 9).

Рисунок 9. Высокопроизводительные генераторы сигналов с быстрой перестройкой N5193A/N5191A серии UXG разработаны специально для имитации сценариев ведения РЭБ с высокой скоростью воспроизведения потоковых данных и переключения между дескрипторами. Имеется возможность синхронизации по внешнему источнику при работе в составе системы.

Векторные генераторы сигналов

Рисунок 10. Типовая структурная схема векторного генератора сигналов. В схеме векторного генератора сигналов присутствуют синтезатор частот с I/Q-модулятором, который дает ему возможность формировать сигналы с векторной модуляцией (также известной как «цифровая» или «комплексная»), благодаря чему он и получил свое название.

Варианты применения: векторные генераторы сигналов используются для имитации сигналов отдельных источников ЭМИ с различными полосами частот модулирующего сигнала или нескольких источников ЭМИ с близкими частотами. Типовая структурная схема векторного генератора сигналов приведена на рисунке 10. В силу своей архитектуры векторные генераторы сигналов обычно используются для формирования сигналов в определенной полосе частот. Они могут осуществлять перестройку по частоте в пределах диапазона и изменять полосу сигнала, а более продвинутые решения позволяют подавать на вход I/Q-модулятора сигналы с ГСПФ для формирования широкополосных сигналов (до нескольких ГГц).

Достоинства: благодаря высокому разрешению ЦАП векторные генераторы сигналов обладают более широким динамическим диапазоном, чем сверхширокополосные ГСПФ. Они также способны одновременно формировать несколько сигналов, но в связи с этим динамический диапазон каждого из таких сигналов будет уменьшаться. Генераторы данного типа могут использоваться для имитации сигналов систем связи при испытаниях, что добавляет им универсальности. Поскольку сигналы формируются на основе данных о квадратурных составляющих, эти генераторы способны обеспечить большую гибкость при имитации таких факторов, как интерференция в радиоэфире. Также векторные генераторы сигналов способны воспроизводить длинные последовательности данных.

Недостатки: данный тип генераторов переносит сформированный модулирующий сигнал на более высокую фиксированную частоту несущей и обеспечивает когерентность только в пределах полосы частот модулирующего сигнала. Как следствие, они могут имитировать несколько источников ЭМИ только в пределах полосы частот модулирующего сигнала. Например, если частота несущей 20 ГГц, а полоса частот модулирующего сигнала 2 ГГц, то широкополосный векторный генератор сигналов сможет эффективно функционировать только на частотах от 19 до 21 ГГц (рисунок 11). Кроме того, если источник сигналов использует несжатые данные о квадратурных составляющих сигналов, то это ограничивает его возможности по воспроизведению из памяти или потоковому воспроизведению, а также добавляет сложности при описании сигналов. В дополнение следует отметить, что при смене несущей частоты векторные генераторы сигналов утрачивают повторяемость по фазе.

Основные показатели:

• Диапазон частот: от 100 кГц до 44 ГГц
• Частота дискретизации: до 12 Гвыб/с,
• Разрешение по времени: от 83,3 пс
• Полоса частот модулирующего сигнала: до 2 ГГц
• Когерентность/непрерывность в пределах полосы частот модулирующего сигнала
• Глубина памяти: до 2 Гвыб с функциями создания последовательностей и потокового воспроизведения
• Разрешение по амплитуде: до 16 бит
• Количество каналов: от 1 до 6 когерентных
• Схема данных: квадратурные составляющие

Рисунок 11. Пример сценария с заданной плотностью импульсных сигналов, реализованного с использованием широкодиапазонных векторных генераторов сигналов. В силу ограничений по ширине полосы частот модулирующего сигнала сценарий должен быть разнесен по трем участкам более широкого диапазона рабочих частот векторного генератора сигналов. Полоса модуляции первого источника ЭМИ допускает использование внутреннего модулятора генератора, в то время как полоса частот и скорость переключения между импульсами двух других источников ЭМИ требуют подачи на внутренний I/Q-модулятор векторного генератора сигнала с внешнего ГСПФ для их формирования.

Некоторые примеры векторных генераторов сигналов приведены на рисунках 12-14.

Рисунок 12. Векторный генератор сигналов серии MXG N5182B компании Keysight способен формировать сигналы на частотах до 6 ГГц с полосой частот модулирующего сигнала до 160 МГц. Он также имеет возможность совместной работы с несколькими генераторами серии MXG для одновременного создания нескольких когерентных сигналов для решения многоканальных прикладных задач.

Рисунок 13. Генераторы M9381A в формате PXIe способны формировать сигналы на частотах до 6 ГГц с полосой частот модулирующего сигнала до 160 МГц. Их модульный формат позволяет синхронизировать несколько генераторов M9381A, помещенных в компактный корпус.

Рисунок 14. При выдаче выходного сигнала с ГСПФ M8190A на вход I/Q-модулятора векторного генератора сигналов полученная система позволит формировать сигналы в диапазоне от 0 до 44 ГГц и полосой частот модулирующего сигнала до 2 ГГц. Кроме того, станут доступны функции многоканальной синхронизации и работы с памятью (организация последовательностей, потоковое воспроизведение и цифровое преобразование с повышением частоты).

Сверхширокополосные ГСПФ

Рисунок 15. Современные генераторы сигналов произвольной формы – это гораздо больше, чем просто ЦАП. Они обладают такими новыми возможностями, как динамическое распределение последовательностей воспроизведения сегментов памяти, работа с общим внешним источником синхронизации и различные выходные тракты для оптимизации сигналов в зависимости от решаемой прикладной задачи. Выше показана структурная схема ГСПФ M8190A, имеющего высокое разрешение.

Варианты применения: ГСПФ подразделяются по частоте дискретизации и разрешению, при чем эти два параметра обычно обратно пропорциональны друг другу (рисунок 15). ГСПФ с высокой частотой дискретизации имеют низкое разрешение и наоборот. ГСПФ могут применяться для имитации сигналов РЛС с высокой плотностью и сигналов систем связи в пределах их полосы частот.

Достоинства: сверхширокополосные ГСПФ имеют очень широкую полосу частот формируемых сигналов, которая позволяет формировать одиночные или множественные сигналы источников ЭМИ на всем заданном частотном интервале. ГСПФ с высоким разрешением позволяют формировать сигналы в широком динамическом диапазоне в пределах узкой полосы частот. Среди ключевых особенностей — одновременное формирование нескольких импульсных сигналов и возможность изменения массива I/Q-данных для имитации влияния среды распространения сигналов. Если для проведения измерений требуется несколько когерентных каналов формирования сигналов их можно легко получить с использованием внешней синхронизации.

Недостатки: в отличии от прочих типов источников сигналов, сверхширокополосные ГСПФ имеют низкое разрешение и узкий динамический диапазон. Кроме того, в силу крайне высокой частоты дискретизации они воспроизводят очень короткие по времени массивы данных. ГСПФ с высоким разрешением имеют узкие полосы частот, но их сигналы могут быть перенесены на более высокие частоты с использованием дополнительного оборудования, как описано в разделе о векторных генераторах сигналов (рисунок 16).

Основные показатели:

• Частота дискретизации: до 65 Гвыб/с
• Разрешение по времени: от 15,39 пс
• Аналоговая полоса частот: до 20 ГГц
• Глубина памяти: до 16 Гвыб с функциями создания последовательностей и потокового воспроизведения
• Разрешение: от 8 до 14 бит
• Количество каналов: до 12
• Максимальная выходная мощность: 10 дБм
• Когерентность во всем диапазоне частот (до 20 ГГц)
• Схема данных: квадратурные составляющие

Рисунок 16. Пример сценария с заданной плотностью импульсных сигналов, реализованного с использованием генераторов сигналов произвольной формы. В силу ограничений по полосе формируемых сигналов сценарий должен быть разделен между двумя источниками. Сформированный вторым источником сигнал на модулирующей частоте был перенесен на более высокую частоту путем подачи его на вход I/Q-модулятора векторного генератора сигналов. Стоит отметить, что из-за высокой частоты дискретизации и более низкого относительного динамического диапазона сверхширокополосного ГСПФ, используемого в качестве источника №1, время воспроизведения резко сокращается, а качество сигнала может быть не таким хорошим, как при использовании других источников.

Некоторые примеры сверхширокополосных ГСПФ показаны на рисунках 17 и 18.

Рисунок 17. Генератор M8195A представляет собой 8-разрядный ГСПФ с частотой дискретизации до 65 ГГц и аналоговой полосой частот до 20 ГГц.

Рисунок 18. Генератор M8190A компании Keysight имеет частоту дискретизации 12 Гвыб/с и является ГСПФ с высоким разрешением (до 14 бит). Он может обеспечить до 12 синхронных каналов формирования сигналов и регулировку временных параметров с шагом менее 1 нс, что является важной возможностью при имитации многоканальных сценариев. Справа показана синхронизация четырех каналов генератора с одинаковыми уровнями на экране четырехканального осциллографа.

Аналоговые источники сигналов

Рисунок 19. Типовая структурная схема аналогового генератора сигналов. Аналоговые генераторы сигналов не имеют I/Q-модуляторов, но чаще всего способны формировать сигналы с различными типами аналоговой модуляции, такими как АМ, ЧМ и ФМ, а также с импульсной модуляцией, благодаря чему они и получили свое название.

Варианты применения: аналоговые источники сигналов используются в качестве недорогих средств имитации и формирования импульсных сигналов с малым периодом повторения импульсов. Они обычно имеют функции аналоговой модуляции, благодаря чему могут использоваться для формирования модулированных сигналов, а также в качестве источников непрерывных помех при реализации различных сценариев.

Достоинства: основные преимущества при использовании аналоговых источников сигналов – это их низкая стоимость и простота. Несмотря на то, что они не способны формировать сигналы произвольной формы, они являются недорогим средством создания менее сложных сигналов при реализации различных сценариев (рисунок 20).

Недостатки: аналоговые генераторы не способны формировать векторные сигналы, в отличии от систем генерации производной формы, в связи с чем количество типов формируемых ими сигналов крайне ограничено.

Основные показатели:

• Диапазон частот: от 100 кГц до 67 ГГц
• Диапазон установки мощности: до 30 дБм
• Типы модуляции: ЧМ, ФМ, АМ и ИМ
• Функции качания по частоте и уровню мощности

Рисунок 20. Повторно рассмотрим пример сценария, в котором за счет введения аналогового генератора сигналов, когда это возможно, удается уменьшить общую стоимость системы. В данном случае показано, как дополнительный источник ЭМИ может быть сымитирован с помощью менее дорогого аналогового генератора (фиолетовый).

Пример аналоговых источников сигналов показан на рисунке 21.

Рисунок 21. Аналоговый генератор сигналов E8257D имеет диапазон частот от 100 кГц до 67 ГГц, а также функцию аналоговой модуляции.

Важные вопросы

В дополнение к основным показателям источников сигналов для имитации условий ведения РЭБ, рассмотренным выше, имеется ряд вопросов, которые следует принять в рассмотрение при выборе наиболее подходящего источника для реализации конкретного сценария. В перечень таких вопросов, а также связанных с ними функциональных возможностей оборудования, входят:

Вопрос 1: Каковы частоты источников ЭМИ, задействованных в моем сценарии?
Затрагиваемые показатели: диапазон быстрой перестройки, диапазон рабочих частот, скорость переключения между импульсами и возможность синхронизации по внешнему источнику

Вопрос 2: Какие типы модуляции и полосы модулирующих сигналов у имитируемых источников ЭМИ?
Затрагиваемые показатели: полоса частот модулирующего сигнала, диапазон быстрой перестройки и скорость переключения между импульсами

Вопрос 3: Какие требования к радиочастотным характеристикам в моем сценарии?
Затрагиваемые показатели: диапазон перестройки уровней мощности, диапазон рабочих частот, динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих спектра, уровень фазового шума и разрешение по амплитуде

Вопрос 4: Какова продолжительность выполняемого сценария?
Затрагиваемые показатели: глубина памяти, возможность организации последовательностей, функция потокового воспроизведения, сжатие I/Q-данных и частота дискретизации

Вопрос 5: Как много каналов задействовано в выполнении моего сценария?
Затрагиваемые показатели: возможности синхронизации, диапазон быстрой перестройки частоты и полоса частот модулирующего сигнала

Вопрос 6: Какова плотность импульсных сигналов в моем сценарии (импульсов в секунду)?
Затрагиваемые показатели: диапазон быстрой перестройки частоты, диапазон рабочих частот, скорость переключения импульсов, возможности синхронизации, глубина памяти, возможность организации последовательностей, потоковое воспроизведение, сжатие I/Q- данных, частота дискретизации, уровень фазового шума, динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих

В дополнение к этим вопросам при выборе подходящего источника для выполнения конкретного сценария помогут данные, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. В данной таблице представлены сводные данные генераторов сигналов различных типов, рассмотренных в качестве примеров выше.

M8195A Генератор сигналов произвольной формы	M8190+E8267D Векторный генератор сигналов	N5193A/N5191A Генератор сигналов с быстрой перестройкой	E8257D Аналоговый генератор сигналов
Диапазон рабочих частот (ГГц)	0-20	0-44	0,01-40	0,0001-67
Диапазон частот модулирующего сигнала (ГГц)	20,0	2 1	3²	—
Глубина памяти (Гвыб)	16	2+, потоковое воспроизведение	480 Гб для ~2 х 109 PDW + полная полоса, потоковое воспроизведение	—
Разрешение (бит)	8	12/14 3	—	—
Частота дискретизации (Гвыб/с)	65	12	—	—
Схема данных	I/Q-данные	I/Q-данные	PDW	—
Число каналов	1-4 (2 I/Q пары) 4	1-12 5	1-N 5	N 5
Максимальный уровень мощности (дБм)	10	23	10	30,0
Когерентность между каналами	да	да	да	да
Диапазон быстрой перестройки	20 ГГц	4 ГГц	40 ГГц	—
Время перестройки источника	15,4 пс	24 мс	180 нс/30 мс&sup6;	11 мс

1. Центральные частоты свыше 3,5 ГГц
2. Зависит от частотного диапазона и соотвествующего фильтра
3. Зависит от частоты дискретизации
4. Четырехканальная плата, позволяющая формировать две пары сигналов с I/Q модуляцией
5. Количество каналов зависит от конфигурации стенда
6. Зависит от пересечения полос частот
7. Полоса частот, где сохраняется скорость обновления дескрипторов импульсов и когерентность
8. Аналоговый

Заключение

При проведении испытаний систем радиолокации и РЭБ правильный выбор источника сигналов для имитации источников ЭМИ крайне важен. Неправильно подобрав источник сигналов, вы можете столкнуться с тем, что его характеристики или функциональные возможности избыточны или недостаточны для выполнения поставленных задач. С другой стороны, правильный выбор обеспечит достоверные результаты измерений и позволит оптимально использовать ресурс оборудования. Используя критерии выбора, описанные в данных рекомендациях по применению, инженеры-испытатели смогут подобрать нужный источник сигналов для создания требуемой конфигурации источников ЭМИ.

Литература

Решения для измерений параметров широкополосных радиолокационных и спутниковых систем, рекомендации по применению, номер документа 5990-6353RURU

Восемь советов для качественного улучшения процесса измерений с использованием аналоговых радиочастотных генераторов сигналов, рекомендации по применению, номер документа 5967-5661RURU

Восемь советов для качественного улучшения процесса измерений с использованием радиочастотных генераторов сигналов, рекомендации по применению, номер документа 5988-5677RURU

Формирование сигналов для имитации условий ведения РЭБ: технологии и методы, рекомендации по применению, номер документа 5992-0094RURU

Генераторы сигналов компании Agilent Technologies

Модели векторных, аналоговых генераторов и генераторов непрерывных гармонических сигналов. Руководство по выбору.

Генераторы сигналов для любого применения и бюджета. Генераторы сигналов компании Agilent Technologies позволяют выполнять более достоверные измерения благодаря их высоким характеристикам по точности частоты, чистоте спектра и параметрам модуляции. Генераторы сигналов Agilent перекрывают диапазон частот от 0 до 110 ГГц и могут использоваться для испытаний низкочастотной навигационной аппаратуры, подвижных устройств сотовой радиосвязи и спутниковых систем миллиметрового диапазона. Разработанные для применения в НИОКР, автоматизации производства и для создания портативных установок технического обслуживания, генераторы сигналов Agilent имеют необходимые пользователю технические характеристики, надежность, качество и уровень поддержки.

1. 2G GPS второе поколение глобальных навигационных систем
2. 3G третье поколение систем мобильной связи
3. MMDS (Multichannel Multipoint Distribution Services) службы многоканального многоточечного распределения (программ).
4. LMDS (Local Multipoint Distribution Services) службы локального многоточечного распределения (информации).

Векторные генераторы сигналов
Модель	Диапазон частот	Основные функциональные свойства/области применения
E4438C серии ESG	от 250 кГц до 1, 2, 3, 4 или 6 ГГц	Те же, что и у генераторов E4434B/35B/36B/37B серии ESG плюс более широкая полоса частот ВЧ модуляции, усовершенствованный встроенный модулирующий генератор с более широким набором функциональных возможностей для систем мобильной связи 3 поколения (WCDMA, 1xEVDO,cdma2000 и так далее), а также выработки форматов GPS и WLAN.
E4430B/31B/32B/33B серии ESG	от 250 кГц до 1, 2, 3 или 4 ГГц	Встроенный модулирующий генератор для формирования сигналов произвольной формы и генерации в реальном времени сигналов для испытания систем связи второго и третьего поколений (WCDMA, 1xEVDO, cdma2000 и так далее),Bluetoothи пользовательских I/Q форматов.
E4434B/35B/36B/37B серии ESG	от 250 кГц до 1, 2, 3или 4 ГГц	Те же, что и у генераторов E4430B/31B/32B/33B серии ESG плюс улучшенные рабочие характеристики, относящиеся к фазовому шуму.
E8267C серии PSG	от 250 кГц до 20 ГГц	Формирование пользовательских I/Q модулированных сигналов в СВЧ диапазоне, генерация сложных импульсных, двухтональных и многотональных сигналов и измерение относительного уровня собственных шумов канала.
Аналоговые генераторы сигналов
E4400B/20B/21B/22B серии ESG	от 250 кГц до 1, 2, 3 или 4 ГГц	Низкая погрешность установки уровня выходного сигнала, широкополосная ЧМ и ФМ модуляция, электронный аттенюатор.Надежные и повторяющиеся результаты при испытаниях приемников и компонентов.
E4423B/24B/25B/26B серии ESG	от 250 кГц до 1, 2, 3 или 4 ГГц	Те же, что и у генераторов E4400B/20B/21B/22B серии ESG плюс низкий уровень фазового шума генерируемых сигналов.
E8257C серии PSG	от 250 кГц до 20 или 40 ГГц	Низкий уровень фазового шума, высокая выходная мощность для испытаний компонентов и приемников (в полосе частот канала и вне ее).
8648A/B/C/D	от 9 кГц до 1, 2, 3 или 4 ГГц	Проведение недорогих испытаний общего назначения приемников (включая испытания пейджеров) и компонентов. Проведение частично или полностью автоматизированных производственных испытаний с использованием дистанционного интерфейса.
8644B/64A/65B	от 100 кГц до 2 ГГц от 252 кГц до 4 или 6 ГГц	Низкий уровень фазового шума при широком диапазоне отстроек частоты для проведения испытаний приемников вне полосы частот канала.
8645A	от 252 кГц до 2 ГГц	Быстрое переключение частоты для имитации работы радиостанций с быстрой перестройкой частоты.
83650B	от 10 МГц до 50 ГГц	Испытания приемников с частотой до 50 ГГц.
НГ генераторы
E8247C серии PSG	от 250 кГц до 20 или 40 ГГц	Низкий фазовый шум, использование в качестве источника сигналов местных гетеродинов, проведение испытаний методом стимул/отклик.
83650L	от 10 МГц до 50 ГГц	Использование в качестве источника сигналов местных гетеродинов с частотой до 50 ГГц и проведение испытаний методом стимул/отклик.
Модули источников сигналов миллиметрового диапазона
от 83554A до 83558A	от 26,5 ГГц до 110 ГГц	Расширение диапазона частот до 110 ГГц для генераторов E8247C серии PSG, E8257C серии PSG, 83650B, 83650L.

Векторные генераторы сигналов

Векторные генераторы сигналов разработаны для имитации сложных форматов модуляции, используемых в современных системах связи. Идет ли речь о беспроводной связи в ВЧ диапазоне, либо сложных импульсных сигналах в СВЧ диапазоне, компании Agilent предоставляет самый широкий выбор векторных генераторов сигналов. Широкий набор возможностей цифровой модуляции (PSK, QAM, FSK, MSK) включает форматы, соответствующие промышленным стандартам (802.11g, WCDMA,1xEVDO и GSM), а также изменяемые пользовательские I/Q форматы для разработки заказных систем связи в СВЧ диапазоне, использующих двухточечное соединение. Сигналы с широкой полосой модуляции в ВЧ диапазоне создаются с частотой до 160 МГц (калибр.) или 1 ГГц (некалибр.) при использовании внешних I/Q входов. При использовании встроенного генератора функций или встроенного модулирующего генератора, работающего в реальном времени, достижимы полосы частотдо 80 МГц. Кроме того, векторные генераторы сигналов обладают высокими рабочими характеристиками, свойственными для аналоговых генераторов: низкая погрешность амплитуды сигналов и высокий уровень выходной мощности, низкий уровень побочных составляющих при широком диапазоне отстроек частоты, широкие возможности по аналоговой модуляции (AM, ЧМ, ФМ, импульсная).

Векторный генератор сигналов E8267C серии PSG (от 250 кГц до 20 ГГц)

Векторный генератор сигналов E4438C серии ESG (от 250 кГц до 6 ГГц)

Векторные генераторы сигналов

E4438C серии ESG	E4430B/31B/ 32B/33B серии ESG	E4434B/35B/36B/37B серии ESG	E8267C серии PSG
Частота
Диапазон	от 250 кГц до 1, 2, 3, 4, 6 ГГц	от 250 кГц до 1, 2, 3, 4 ГГц	от 250 кГц до 1, 2, 3, 4 ГГц	от 250 кГц до 20 ГГц
Разрешающая способность	0,01 Гц	0,01 Гц	0,01 Гц	0,001 Гц
Погрешность	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором
Скорость переключения	< 14 мс	< 50 мс	< 65 мс	< 15 мс
Уровень выходного сигнала
Пределы	от +17 до –136 дБм	от +17 до –136 дБм	от +17 до –136 дБм	от +18 до –135 дБм
Погрешность	±0,5 до 1,5 дБ	±0,5 до 1,5 дБ	±0,5 до 1,5 дБ	±0,6 до 2,0 дБ
Уровень побочных составляющих
Гармоники	< –32 дБс	< –30 дБс	< –30 дБс	< –28 до < –55 дБс
Негармон. (отстройка > 3кГц)	< –62 до < –80 дБс	< –53 до < –65 дБс	< –65 до < –80 дБс	< –50 до < –80 дБс
Фазовый шум	См. график	См. график	См. график	См. график
Модуляция
Частота AM	от 0 до 10 кГц	от 0 до 10 кГц	от 0 до 10 кГц	от 0 до 100 кГц
Глубина AM (макс.)	100%	100%	100%	40 дБ/100%
Частота ЧМ	от 0 до 10 МГц	от 0 до 10 МГц	от 0 до 10 МГц	от 0 до 1 МГц
Девиация ЧМ (макс.)	от 1 до 64 МГц	от 10 до 40 МГц	от 10 до 40 МГц	от 8 до 32 МГц
Фазовая модуляция (ФМ)	Да	Да	Да	Да
Импульсная модуляция	Да	Да	Да	Да
Длитсть импульса (АРМ включена)	5 мкс	8 мкс	8 мкс	1 мкс
Длительность импульса (удержание мощности)	4 мкс	8 мкс	8 мкс	20 нс
Подавление в паузе	> 80 дБ	> 80 дБ	> 80 дБ	> 80 дБ
Длительность фронта/среза	< 150 нс	< 150 нс	< 150 нс	< 10 нс
Модулирующий сигнал	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., импульсный, шумовой	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., импульсный, шумовой	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., импульсный, шумовой	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., шумовой, синусоидальный со свипированием, сдвоенный синус
Цифровая модуляция
PSK	BPSK, QPSK, OQPSK, Π/4DQPSK, 8PSK, 16PSK, D8PSK	BPSK, QPSK, OQPSK, Π/4DQPSK, 8PSK, 16PSK, D8PSK	BPSK, QPSK, OQPSK, Π/4DQPSK, 8PSK, 16PSK, D8PSK	BPSK, QPSK, OQPSK, Π/4DQPSK, 8PSK, 16PSK, D8PSK
QAM	4, 16, 32, 64, 256	4, 16, 32, 64, 256	4, 16, 32, 64, 256	4, 16, 32, 64, 256
FSK	2, 4, 8, 16	2, 4, 8, 16	2, 4, 8, 16	2, 4, 8, 16
MSK	Смещение фазы от 0 до 100°	Смещение фазы от 0 до 100°	Смещение фазы от 0 до 100°	Смещение фазы от 0 до 100°
Полоса ВЧ модуляции	160 МГц, используя внешн. I/Q входы, 80 МГц, используя встроенный модулирующий генератор	27 МГц, используя внешн. I/Q входы, 22 МГц, используя встроен. модулирующий генератор	27 МГц, используя внешн. I/Q входы, 22 МГц, используя встроен. модулирующий генератор	160 МГц, до 1 ГГц (некал.) используя внешн. I/Q входы, 80 МГц, используя встроен. модулирующий генератор
Встр. модулирующий генератор	Да	Да	Да	Да
Режимы	сигналы произв. формы в реальном времени	сигналы произв. формы в реальном времени	сигналы произв. формы в реальном времени	сигналы произв. формы в реальном времени
Память формы сигналов	32 Mвыборок/160 Мбайт/ 4096 сегментов/ 16384 последовательности	1 Мвыборок/4 Mбайт/ 128 сегментов/ 128 последовательностей	1 Мвыборок/4 Mбайт/ 128 сегментов/ 128 последовательностей	32 Mвыборок/160 Mбайт/ 4096 сегментов/ 16384 последовательности
Частота дискретизации	100 МГц	40 МГц	40 МГц	100 МГц
Форматы	WCDMA, cdma2000, 1xEVDO, TDSCDMA (TSM), CDMA, GSM, EDGE, WLAN (802.11a/b/g), Bluetooth, GPS, PDC, PHS, DECT, TETRA	WCDMA, cdma2000, 1xEVDO, CDMA, GSM, EDGE, Bluetooth, PDC, PHS, DECT, TETRA	WCDMA, cdma2000, 1xEVDO, CDMA, GSM, EDGE, Bluetooth, PDC, PHS, DECT, TETRA	—
Режимы свипирования
Цифровое	Пошаговое, по списку	Пошаговое, по списку	Пошаговое, по списку	Пошаговое, по списку
Аналоговое (линейное)	—	—	—	По частоте, по мощности
Дополнительные функциональные свойства/области применения
• Энергонезависимая память формы сигналов 6 Гбайт • Дифференц. и несимметр. I/Q выходы • Калиброванный аддитивный белый гауссовский шум • Расширенные возможности формирования многотонального сигнала • 10BaseT LAN, GPIB, RS232 • Электрон. аттенюатор (4 ГГц) • Встр. генератор функций • Низкочастотный генератор двухтонального сигнала • Управление частотой напряжением пост. тока	•Энергонезависимая память формы сигналов 4 Мбайт • Электронный аттенюатор • Встр. генератор функций • Низкочастотный генератор двухтонального сигнала • Управление частотой напряжением пост. тока	• Энергонезависимая память формы сигналов 4 Мбайт • Электронный аттенюатор • Встр. генератор функций • Низкочастотный генератор двухтонального сигнала • Управление частотой напряжением пост. тока	• Энергонезавис. память формы сигналов 6 Гбайт • Дифференц. и несимм. I/Q выходы • ПО Pulse Builder • 10BaseT LAN, GPIB, RS232 • Встр. генератор функций • Управление частотой напряжением пост. тока • Совместимость со скалярным анализатором цепей

Векторные генераторы сигналов. Графики фазового шума вблизи несущей

Аналоговые генераторы сигналов

Аналоговые генераторы сигналов компании Agilent включают широкий набор моделей от экономичных ВЧ генераторов до СВЧ генераторов с высокими рабочими характеристиками. Они обладают широким диапазоном возможностей по аналоговой модуляции (AM, ЧМ, ФМ, импульсная) для тестирования приемников и компонентов. Данные аналоговые генераторы способны удовлетворить различные потребности, идет ли речь о массовом производстве дешевых изделий, где требуются повторяющиеся и надежные рабочие характеристики, либо о более жестких требованиях тестирования чувствительности, соседнего канала и интермодуляции. Они обладают низким уровнем побочных составляющих при широком диапазоне отстроек частоты и вблизи несущей для решения задач измерения параметров РЛС иуровня фазового шума. Низкая погрешность амплитуды сигналов и высокий уровень выходной мощности в сочетании с цифровым или аналоговым свипированием обеспечивают совместимость с анализаторами цепей. При использовании модулей источника сигналов миллиметрового диапазона диапазон частот аналоговых генераторов может быть расширен до 110 ГГц.

E4400B/E4420B/E4421B/ E4422B серии ESG	E4423B/E4424B/E4425B/ E4426B серии ESG	8648A/B/C/D	8644B/8664A/8665B
Частота
Диапазон	от 250 кГц до 1, 2, 3, 4 ГГц	от 250 кГц до 1, 2, 3, 4 ГГц	от 9 кГц до 1, 2, 3, 4 ГГц	от 100 кГц до 1, 2, 3, 4 ГГц
Разрешающая способность	0,01 Гц	0,01 Гц	1 (10 по индикатору) Гц	0,01 Гц
Погрешность	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором
Скорость переключения	< 50 мс	< 65 мс	< 75 мс	< 100 мс
Уровень выходного сигнала
Пределы	от +17 до –136 дБм	от +17 до –136 дБм	от +20 до –136 дБм	от +16 до –140 дБм
Погрешность	±0,5 до 0,9 дБ	±0,5 до 0,9 дБ	±1,0 до 2,0 дБ	±1,0 до 3,0 дБ
Уровень побочных составляющих
Гармоники	< –30 дБс	< –30 дБс	< –30 дБс	< –30 дБс
Негармонические	< –53 до < –65 дБс	< –65 до < –80 дБс	< –48 до < –60 дБс	< –90 до < –105 дБс
Фазовый шум	См. график	См. график	См. график	См. график
Модуляция
Частота AM	от 0 до 10 кГц	от 0 до 10 кГц	от 0 до 25 кГц	от 0 до 100 кГц
Глубина AM (макс.)	100%	100%	100%	100%
Частота ЧМ	от 0 до 10 МГц	от 0 до 10 МГц	от 0 до 150 кГц	от 0 до 800 кГц
Девиация ЧМ (макс.)	от 5 до 40 МГц	от 0,5 до 4 МГц	от 100 до 800 кГц	от 10 до 20 МГц
Фазовая модуляция (ФМ)	Да	Да	Да	Да
Импульсная модуляция	Да	Да	Внешняя	Нет
Длительность импульса (АРМ включена)	2 мкс	2 мкс	—	—
Длительность импульса (удержание мощности)	0,4 мкс	0,4 мкс	—	—
Подавление в паузе	> 80 дБ	> 80 дБ	> 80 дБ	—
Длительность фронта/среза	< 10 нс	< 10 нс	< 10 нс	—
Модулирующий сигнал	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., импульсный, шумовой	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., импульсный, шумовой	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн.,	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., Гауссов шум
Режимы свипирования
Цифровое	Пошаговое, по списку	Пошаговое, по списку	—	Пошаговое
Аналоговое (линейное)	—	—	—	—
Дополнительные функциональные свойства / области применения	• Встроенный генератор функций • Низкочастотный генератор • Управление частотой напряжением постоянного тока	• Улучшенные характеристики по фазовому шуму • Встроенный генератор функций • Низкочастотный генератор • Управление частотой напряжением постоянного тока	• Кодировщик пейджера • Управление частотой напряжением постоянного тока • Интерфейсы памяти и дистанционный • Электронный аттенюатор (8648А)

Аналоговые генераторы сигналов (продолжение)

8645A	E8257C серии PSG	83650B	83554A/55A/56A/57A/58A
Частота
Диапазон	от 252 кГц до 2 ГГц	от 250 кГц до 20 или 40 ГГц	от 10 МГц до 50 ГГц	от 26,5 до 110 ГГц
Разрешающая способность	0,01 Гц	0,01 Гц	1 Гц	Определяется источником возбуждения
Погрешность	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором	Определяется опорным генератором	Определяется источником возбуждения
Скорость переключения	< 15 мс	< 15 мс	< 15 мс	Определяется источником возбуждения
Уровень выходного сигнала
Пределы	от +16 до –137 дБм	от +20 до –135 дБм	от +10 до –110 дБм	от +9 до –5 дБм
Погрешность	±1,0 дБ	±0,6 до 2,0 дБ	±0,6 до 1,7 дБ	±2,5 дБ
Уровень побочных составляющих
Гармоники	< –30 дБс	< –28 до < –55 дБс	< –30 до < –50 дБс	—
Негармонические	< –100 дБс	< –50 до < –80 дБс	< –52 до < –60 дБс	—
Фазовый шум	См. график	См. график	См. график	—
Модуляция
Частота AM	от 0 до100 кГц	от 0 до100 кГц	от 0 до100 кГц	Определяется источником возбуждения
Глубина AM (макс.)	100%	40 дБ/100%	50 дБ/100%	Определяется источником возбуждения
Частота ЧМ	от 0 до10 МГц	от 0 до10 МГц	от 100 кГц до 8 МГц	Определяется источником возбуждения
Девиация ЧМ (макс.)	от 10 до 20 МГц	от 8 до 32 МГц	8 МГц	—
Фазовая модуляция (ФМ)	Нет	Да	Нет	Нет
Импульсная модуляция	Да	Да	Да	Да
Длительность импульса (АРМ включена)	0,5 мкс	1 мкс	1 мкс	Определяется источником возбуждения
Длительность импульса (удержание мощности)	0,5 мкс	20 нс	15 нс	Определяется источником возбуждения
Подавление в паузе	> 35 дБ	> 80 дБ	> 80 дБ	Определяется источником возбуждения
Длительность фронта/среза	< 100 нс	10 нс	10 нс	50 нс
Модулирующий сигнал	Синус, прямоугольный, пилообразный, гауссов шум	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., шумовой, синусоидальный со свипированием, сдвоенный синус	Синус, прямоугольный, пилообразн., треугольн., шумовой,	—
Режимы свипирования
Цифровое	Пошаговое	Пошаговое, по списку	Пошаговое, по списку	Определяется источником возбуждения
Аналоговое (линейное)	По частоте	По частоте, по мощности	По частоте, по мощности	Определяется источником возбуждения
Дополнительные функциональные свойства/области применения
• Управление частотой напряжением постоянного тока	• Совместимость со скалярным анализатором цепей • Возможность расширения диапазона частот до 110 ГГц при использовании модуля источника миллиметрового диапазона	• Совместимость с анализатором цепей • Возможность расширения диапазона частот до 110 ГГц при использовании модуля источника миллиметрового диапазона • АИМ в экспоненциальномрежиме	• Внутренняя и внешняя установка уровня

Аналоговые генераторы сигналов. Графики фазового шума вблизи несущей

Генераторы непрерывных гармонических сигналов (НГ генераторы)

Генераторы непрерывных гармонических сигналов наилучшим образом подходят для замены местных гетеродинов при проведении испытаний, когда не требуются модулированные сигналы. Кроме того, при использовании аналогового (линейного) свипирования испытание методом стимул/отклик может быть выполнено с частотой до 110 ГГц с помощью модуля источника сигналов миллиметрового диапазона. Обладая высокой выходной мощностью и низким уровнем фазового шума, НГ генераторы компании Agilent предоставляют пользователю требуемые рабочие характеристики по приемлемой цене.

E8247C серии PSG	83650L	83554A/55A/56A/57A/58A
Частота
Диапазон	от 250 кГц до 20 или 40 ГГц	от 10 МГц до 50 ГГц	от 26,5 до 110 ГГц
Разрешающая способность	0,001 Гц	1 Гц	Определяется источником возбуждения
Погрешность	Определяется внутренним опорным генератором	Определяется внутренним опорным генератором	Определяется источником возбуждения
Скорость переключения	< 15 мс	< 15 мс	Определяется источником возбуждения
Уровень выходного сигнала
Пределы	от +20 до –135 дБм	от +20 до –110 дБм	от +9 до –5 дБм
Погрешность	±0,6 до 2,0 дБ	±0,6 до 1,7 дБ	±2,5 dB
Уровень побочных составляющих
Гармоники	< –28 до < –55 дБс	< –30 до < –50 дБс	—
Негармонические	< –50 до < –80 дБс	< –52 до < –60 дБс	—
Фазовый шум	См. график	См. график	—
Режимы свипирования
Цифровое	Пошаговое, по списку	Пошаговое, по списку	от 0 до 100 кГц
Аналоговое (линейное)	По частоте, по мощности	По частоте, по мощности	—
Дополнительные функциональные свойства/ области применения
• Возможность коррекции неравномерности уровня пользователем • Совместимость со скалярным анализатором цепей • Возможность расширения диапазона частот до 110 ГГц при использовании модуля источника миллиметрового диапазона	• Возможность коррекции неравномерности уровня пользователем • Совместимость с анализатором цепей • Возможность расширения диапазона частот до 110 ГГц при использовании модуля источника миллиметрового диапазона	• Внутренняя и внешняя установка уровня • Импульсная модуляция

Как выбрать генератор сигналов Rohde&Schwarz

Выбор генератора сигналов всегда зависит от применения. Важные критерии включают частотную область, диапазон уровней, спектральную чистоту, доступные модуляции (аналоговые, цифровые) и функциональные возможности для добавления определенных помех в сигналы (шум, моделируемое многолучевое распространение). Давайте разберемся, в каких случаях следует выбирать тот или иной тип генератора сигналов.

Генератор сигналов формирует электрические сигналы с определенной временной характеристикой. В зависимости от типа генератора сигналов получаемые сигналы могут варьироваться от простых синусоидальных, пилообразных и прямоугольных форм сигналов до аналогово-модулированных сигналов, таких как АМ, ЧМ и ФМ, и даже сложных сигналов с цифровой модуляцией, таких как сигналы, используемые в мобильной связи (GSM, UMTS, LTE и т. Д.). Частотная область может простираться от нескольких кГц до десятков ГГц. Добавляя внешние умножители частоты, можно даже получить частоты сигнала до нескольких сотен ГГц. Частота выходного сигнала обычно может быть установлена очень маленькими шагами (

Генераторы сигналов в основном используются при разработке и производстве электронных модулей и компонентов. Сигнал, формируемый генератором сигналов, подается на тестируемый ВЧ-модуль (усилитель, фильтр и т. д.). Выходной сигнал от тестируемого модуля затем анализируется с использованием соответствующего измерительного прибора, такого как анализатор спектра или сигнала, осциллограф, измеритель мощности и т. д.

На основании результатов этого анализа можно определить, демонстрирует ли тестируемый модуль ожидаемое поведение. В дополнение к типичным настройкам для частоты, амплитуды и режима модуляции современные генераторы сигналов также предлагают возможность добавлять шум к тестовому сигналу или моделировать многолучевое распространение (затухание) входного сигнала. Это позволяет изучать поведение приемника с очень шумными приемными сигналами, которые также достигают приемника через многолучевое распространение.

Основные типы генераторов сигналов

Генераторы сигналов делятся на два основных типа:

• Аналоговые генераторы сигналов.
• Векторные генераторы сигналов.

Аналоговые генераторы сигналов Rohde&Schwarz

При использовании аналоговых генераторов сигналов основное внимание уделяется качеству радиосигнала. Такие приборы обеспечивают поддержку режимов аналоговой модуляции АМ, ЧМ и ФМ. Многие приборы также могут генерировать точные импульсные сигналы с различными характеристиками.

Аналоговые генераторы сигналов применяются в следующих областях:

• В качестве локального генератора, то есть в качестве источника для измерений фазового шума или в качестве эталонного калибровочного сигнала.
• В качестве универсального инструмента для измерения усиления, линейности, полосы пропускания и т. д.
• При разработке и тестировании радиочастотных и других полупроводниковых микросхем, например, используемых для аналого-цифровых преобразователей.
• Для тестирования приемников (двухтональные тесты, генерация помеховых и блокирующих сигналов).
• Для тестирования электромагнитной совместимости (ЭМС).
• В качестве автоматизированного тестового оборудования на производстве.
• Для авиационных применений (VOR, ILS).
• Для тестирования радаров.
• Для военных целей.

Модель генератора

Области применения

Основные характеристики

— контрольно-измерительные задачи для компонентов, модулей и систем

— при производстве полупроводников

— разработка устройств беспроводной связи

— аэрокосмическая и оборонная промышленность

— формирование эталонного сигнала

— От 8 кГц до 3/6/12,75/20/31,8/ 40/50/67 ГГц

— Однополосный фазовый шум —152 дБн (тип.) при 1 ГГц и —132 дБн (тип.) при 10 ГГц (в каждом случае при отстройке 10 кГц)

— Широкополосный шум (—162 дБн (изм.) при 10 ГГц и отстройке 30 МГц)

— Выходная мощность более 30 дБмВт в широком диапазоне частот

— НИОКР и производство приемных устройств

— сервис, обслуживание и ремонт ВЧ модулей

— От 100 кГц до 22/31,8/43,5 ГГц

— Однополосный фазовый шум: —120 дБн тип. (10 ГГц; отстройка от несущей 10 кГц)

— Выходная мощность: +25 дБмВт тип.

— Дополнительный импульсный модулятор

— Формирование уникальных последовательностей импульсов

— контрольно-измерительные задачи для компонентов, модулей и систем

— при производстве полупроводников

— разработка устройств беспроводной связи

— аэрокосмическая и оборонная промышленность

— От 100 кГц до 12,75/20/31,8/40 ГГц

— Однополосный фазовый шум —128 дБн (тип.) (при частоте 1 ГГц и отстройке 20 кГц)

— Выходная мощность: до +27 дБмВт (изм.)

— Виды аналоговой модуляции: АМ, ЧМ/ФМ и импульсная

— Небольшой вес и размер (высота всего 2 HU)

— оценка качества сигнала

— формирование фазостабильных сигналов

— От 8 кГц до 1/3/6 ГГц

— Выходная мощность 34 дБмВт при 1 ГГц

— применение в сервисных и ремонтных лабораториях

— работы в полевых условиях

— в учебных заведениях

— От 9 кГц до 1,1 ГГц или 3,2 ГГц

— На выходе > +17 дБмВт, ном.

— Высокостабильный опорный генератор

Векторные генераторы сигналов Rohde&Schwarz

Векторные генераторы сигналов преобразуют сигналы модуляции (внешние или внутренние, аналоговые или цифровые) в высокочастотную частоту и затем выводят сигналы. Сигнал модуляции генерируется цифровым способом и обрабатывается как поток комплексных данных I/Q в основной полосе частот. Это также включает в себя вычислительную фильтрацию и (при необходимости) ограничение амплитуды (отсечение); он также может включать другие возможности, такие как создание асимметричных характеристик.

Некоторые генераторы могут добавлять гауссов шум в генерируемый сигнал. Это полезно для исследования предела, при котором шумовой сигнал все еще может быть правильно демодулирован, например, приемником. Более того, некоторые генераторы способны численно моделировать многолучевое распространение (замирание, MIMO), которое позже произойдет для радиочастотного сигнала. Как и при добавлении шума, это также можно использовать для определения того, как характеристики входного сигнала влияют на демодуляцию в приемнике. В общем, полная генерация сигнала основной полосы частот выполняется посредством вычислений в реальном времени.

Сгенерированные данные I/Q основной полосы частот затем преобразуются в рабочую частоту RF (некоторые векторные генераторы работают только в основной полосе без преобразования в сигналы RF). Генераторы векторных сигналов часто также включают в себя аналоговые или цифровые входы I/Q для включения внешних сигналов основной полосы частот.

Использование технологии I/Q позволяет реализовать любые типы модуляции — простые или сложные, цифровые или аналоговые, а также сигналы с одной несущей и несколькими несущими.

Требования, которым должны удовлетворять генераторы векторных сигналов, вытекают, прежде всего, из требований, установленных стандартами беспроводной связи, а также из цифровой широкополосной кабельной передачи и из приложений генерации модулированных импульсов.

Основные области применения векторных генераторов сигналов:

• Генерация соответствующих стандартам сигналов для беспроводной связи, цифрового радио и телевидения, GPS, модулированного радара и т. д.
• Тестирование цифровых приемников или модулей при разработке и производстве.
• Имитация ухудшения сигнала (шум, замирание, ограничение, вставка битовых ошибок).
• Генерация сигналов для многоантенных систем (множественный вход / несколько выходов или MIMO) с и без фазовой когерентности для формирования луча.
• Генерация модулированных источников помех для тестирования блокировки и измерения подавления соседних каналов.

Модель генератора

Область применения

Основные характеристики

— разработка широкополосных систем связи, в том числе 5G, IEEE 802.11ac/ad и LTE-Advanced

— проверка базовых станций 3G и 4G

— в аэрокосмическом и оборонном секторе

— Диапазон частот от 100 кГц до 3 ГГц, 6 ГГц, 12,75 ГГц, 20 ГГц, 31,8 ГГц или 40 ГГц

— Дополнительный второй ВЧ-тракт с диапазоном от 100 кГц до 3 ГГц, 6 ГГц, 12,75 ГГц или 20 ГГц

— Внутренняя ширина полосы I/Q-модуляции до 2 ГГц (ВЧ)

— Дополнительный встроенный имитатор замираний с шириной полосы до 160 МГц

— Поддержка всех основных режимов MIMO, включая 3×3, 4×4 и 8×2

— оценка качества сигнала

— создание сигналов с широкой полосой модуляции

— Диапазон частот: от 8 кГц до 3 ГГц или 6 ГГц

— Сверхвысокая выходная мощность до +34 дБмВт

— Полоса модуляции 500 МГц с превосходной точностью

Источник: ООО «Серния Инжиниринг»

�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Модуляция и формирование сигналов с помощью генераторов сигналов

Генераторы сигналов играют важную роль при проведении электроизмерений и испытаний. Они служат источниками тестовых сигналов, которые подаются на такие испытуемые компоненты, как фильтры, усилители или даже готовые модули с целью проверить их работу и изучить их поведение и характеристики. В первой части обучающих материалов описываются области применения и наиболее важные типы генераторов сигналов. Затем приводится описание схемы и функционирования аналоговых и векторных генераторов сигналов. Чтобы облегчить понимание характеристик, приведенных в технических данных, приводится обзор наиболее важных параметров генераторов сигналов. Помимо формирования однотональных сигналов, ключевой функцией генераторов сигналов является создание сигналов с аналоговой и цифровой модуляцией. Поэтому во второй части приводятся основные сведения обо всех основных методах аналоговой и цифровой модуляции. Третья часть содержит лабораторные упражнения по аналоговой и цифровой модуляции. Все описанные измерения были выполнены с помощью векторного генератора сигналов R&S ® SMBV100A и анализатора спектра R&S ® FSV.

В данном руководстве вы сможете узнать следующее:

1. Зачем нужны генераторы сигналов и какие типы генераторов существуют
2. Основные характеристики генераторов
3. Методы модуляции: аналоговая, цифровая, квадратурная, цифровая модуляция синусоидальной несущей.
4. Лабораторные упражнения

Что такое генератор сигналов?

Генератор сигналов формирует электрические сигналы с заданными временными характеристиками. В зависимости от типа генератора сигналов формируемый сигнал может меняться от простого синусоидального, пилообразного и прямоугольного до сигнала с аналоговой модуляцией, такой как АМ, ЧМ и ФМ, или даже до сигнала со сложной цифровой модуляцией, вроде тех, что используются в мобильной связи (GSM, UMTS, LTE и т.п.). Диапазон частот может меняться от нескольких кГц до десятков ГГц. С помощью использования внешнего умножителя частоты можно получить сигнал частотой до нескольких сотен ГГц. Частота выходного сигнала, как правило, может меняться с очень маленьким шагом (< 1 Гц). ВЧ-генераторами, используемыми в производственных автоматических тестовых системах, можно дистанционно управлять через LAN-соединение, USB-порт или GPIB-порт, в зависимости от доступного оборудования. Генераторы ВЧ-сигналов можно разделить на два основных класса: Аналоговые генераторы сигналов и Векторные генераторы сигналов.

Больше учебных материалов на официальном сайте R&S

Источник: Компания Rohde & Schwarz

�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Пожаловаться
Читайте также
31 января 2020 г. 9:01
Как выбрать генератор сигналов Rohde&Schwarz
23 июля 2015 г. 14:55
Электротермотренировка высокочастотных компонентов
7 декабря 2021 г. 10:07
Модули дискретного и аналогового ввода-вывода сигналов. Функции. Схемы подключения
9 декабря 2020 г. 11:51
Для чего нужны электроизмерения и испытания?
19 августа 2013 г. 4:38
Индуктивные датчики. Разновидности, применение, схемы включения
6 февраля 2019 г. 10:39
Так что же это за «хитрость» — индуктивный датчик приближения?
Новости по теме
«Электроприбор» провёл модернизацию модуля ввода-вывода дискретных сигналов ЭЛМВ
23 августа 2021 г. 13:57
Новое семейство генераторов сигналов произвольной формы АКИП уже в каталоге «Мератеста»
1 апреля 2021 г. 16:01
Линейка генераторов сигналов произвольной формы Teledyne Test Tools пополнилась новыми моделями
15 сентября 2020 г. 12:47

Появилось новое руководство «Модуляция и формирование сигналов с помощью генераторов сигналов компании R&S»

31 августа 2016 г. 10:17
Представляем модули телесигнализации и телеуправления торговой марки КС®
9 июля 2015 г. 11:26
«Диполь» представляет новые генераторы сигналов Agilent Technologies
31 августа 2010 г. 11:06
Объявления по теме

ПРОДАМ: Генераторы сигналов

Генераторами сигналов называют электронные устройства, позволяющие получить сигнал с заданными энергетическими, амплитудными и фазовыми характеристиками. Аппарат, работающий в широком частотном диапазоне и способный поддерживать сигналы разных стандартов и видов модуляции, нашел повсеместное применение в электронной промышленности, в лабораторных исследованиях, разработке телекоммуникационных систем и т. д. Принцип действия генераторов сигнала Существует два типа генераторов: цифровые и аналоговые. В аналоговых вариантах синтезирование сигнала производится при помощи классических электронных схем. Цифровой вариант приборов работает на основе методики прямого синтеза (DDS). В этом случае формирование выходных сигналов осуществляется благодаря генерации временной последовательности отчетов цифрового типа и их преобразования в аналоговые формы с помощью ЦАП. Преимущества DDS генераторов В большинстве приборов используется цифровой синтез, что обеспечивает сетку частот с произвольным шагом и почти моментальное переключение частоты, диапазон при этом ограничивается только сверху. Синтезатор DDS, благодаря которому работает генератор сигналов, гарантирует стабильность спектра. Немаловажное значение имеет быстрота и точность регуляции параметров прибора. Частота и амплитуда оборудования регулируется в реальном времени без температурного дрейфа. Еще одно преимущество устройства состоит в том, что цифровой генератор сигналов позволяет применять нагрузки, импеданс которых изменяется по произвольным законам. Варианты исполнения Выделяют следующие категории приборов: прямоугольных импульсов; сложных сигналов; синусоидальные; шумовые; функциональные.

Коваль Юлия · ПРОТЕХ · Сегодня · Россия · г Москва

ПРОДАМ: ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ ФЕ1874-АД

Преобразователи- демультиплексоры – это автономные электрические измерительные приборы, предназначенные для обеспечения передачи входного сигнала на гальванически развязанные выходы. Приборы применяются для работы с источниками унифицированных аналоговых сигналов постоянного тока. Преобразователи могут иметь 1 или 2 гальванически развязанных канала. Преобразователи-демультиплексоры могут быть использованы в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами, в аппаратуре технической диагностики, а также для комплексной автоматизации объектов атомной энергетики и в других областях промышленности. ФЕ1874-АД ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ-ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ФЕ1874-АД 1 или 2 гальванически развязанных канала. Диапазон сигнала 2-х канального преобразователя 4-20 мА. 1,2 или 4 гальванически развязанных выхода. Погрешность измерений — 0,2%. Напряжение питания — от 10 до 36 В постоянного тока. Межповерочный интервал 4 года. Класс безопасности по НП-001: 4, 3. Преобразователи-демультиплексоры измерительные ФЕ1874-АД (преобразователи с гальванической развязкой) предназначены для работы с источниками унифицированных аналоговых сигналов постоянного тока или напряжения и обеспечивают передачу входного сигнала на гальванически развязанные выходы. Демультиплексоры (размножители сигналов) могут применяться в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами, энергетических объектов, в аппаратуре технической диагностики, для комплексной автоматизации объектов атомной энергетики и в других областях промышленности. Для питания внешних датчиков преобразователи могут иметь встроенный источник питания постоянного тока напряжением 24 В. Сдвоенный преобразователь имеет два гальванически развязанных канала с диапазоном входного и выходного сигнала 4 — 20 мА. Питание внешних датчиков в сдвоенном преобразователе осуществляется по токовой петле (двухпроводное подключение). Преобразователи могут иметь 1,2 или 4 гальванически развязанных.

Плаксина Светлана · ВИБРАТОР, Приборостроительный завод, АО · 28 декабря 2023 г. · Россия · г Санкт-Петербург

ПРОДАМ: Генераторы шума

Выпускаемые промышленно генераторы вырабатывают как чисто шумовые, так и псевдошумовые сигналы, причем предусматривается регулировка полосы спектра и задание длины псевдослучайной последовательности при формировании. Благодаря возможности получения нормированного шума, генераторы широко используются при исследовании частотных характеристик линейных динамических систем, электронных фильтров, дискретных систем управления, в акустике и т. д. Принцип работы При формировании основного шумового сигнала используются либо твердотельные устройства, такие как лавинно-пролетные диоды, либо используется прямой синтез. При этом генерируются различные типы шума, которые перед подачей на выходной разъем подвергаются цифровой обработке для получения распределения: — бинарного; — гауссовского, — равновероятного.

Коваль Юлия · ПРОТЕХ · Сегодня · Россия · г Москва

ПРОДАМ: Частотомеры

К частотомерам относятся широко распространенные измерительные приборы, задачей которых служит определения частоты или периода колебаний электрического сигнала. Устройства применяются при регулировке и настройке радиоэлектронного оборудования, контроля работы генераторов, в технологических процессах, а также при проведении лабораторных исследований и экспериментов. Принцип работы Существует множество типов устройств, отличающихся принципом измерений, например резонансные, гетеродинные и др., однако наибольшее распространение получили удобные и точные системы прямого отсчета — цифровые частотомеры. Принцип действия прост и заключается в подсчете количества импульсов, которые поступают от входного формирователя за строго определенный интервал времени. В качестве задатчика интервала используется эталонный кварцевый генератор, причем точность измерения в основном зависит от точности его калибровки и стабильности. Для расширения частотного диапазона измерений используются декадные делители, а в ряде случаев применяется и метод гетеродинного преобразования частоты. Описанный принцип позволяет измерять не только частоту, но и период колебаний, оценивать интервалы времени между импульсами, вычислять их количество за заданный интервал и др.

Коваль Юлия · ПРОТЕХ · 17 января · Россия · г Москва

ПРОДАМ: Транзисторы разные, фототранзисторы, СВЧ транзисторы

ТРАНЗИСТОР (transistor) — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т. п.).

Бахарев Денис · ПКС · 22 января · Россия · г Москва

• ВКонтакте
• Однокласники
• Facebook
• Twitter
• Telegram
• Pinterest