射频信号源原理：从DDS到信号输出

发布时间：2020-11-19 21:03:33

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

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射频信号源，简单说，就是产生射频信号的仪表，有的地方称之为矢量射频信号源。它可以根据需求产生不同种类的信号，包括模拟射频单频信号和调制信号，Rigol的 DG系列信号源，能够产生标准的正弦波、方波、三角波等简单信号，这在实际测试中非常有用。然而，更为复杂的信号源，如Rigol的DSG系列，则能够产生矢量信号，即数字通信中常用的调制信号，如ASK、FSK、PSK、QAM等。这些调制信号在无线通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。

射频信号源的工作原理主要基于DDS（直接数字合成）技术。DDS通过混频器、倍频器和分频器等组成，对标准频率源进行必要的算术操作，然后放大、滤波后分离选出需要的频率信号。在这个过程中，DDS通常输出一个频率较小的信号，与10M参考信号混频后降频，主要负责仪表的低频段输出。而高频部分则由VCO（压控振荡器）负责输出。值得注意的是，射频信号源中常有一个标准的10MHz参考信号。这个信号在仪表的背部通常会有IN和OUT两个接口，用于将两台仪表的时钟同步，确保它们输出的信号在时间上是一致的。此外，有些仪表还会配备TCXO或OCXO（高稳晶振），通过仪表背部接口直接插入，以提高信号的稳定性。射频信号源是射频测试、通信和雷达等领域不可或缺的设备。它产生的信号质量和稳定性直接影响到测试结果的准确性和可靠性。因此，作为射频专家，我们需要深入了解射频信号源的工作原理和应用，以便更好地为相关领域的客户提供优质的服务和解决方案。

压控振荡器（VCO）在射频系统中的重要地位，它根据输入的控制电压，能够输出对应频率的信号，进而生成一个特定的频率区间。在系统中，一部分频率会与DDS和10M参考信号经过混频后，通过P/D鉴相器与VCO产生的信号进行鉴相。鉴相器的作用在于比较两路信号的相位差异，并调整以确保它们相位一致。VCO鉴相的过程往往通过一个称为Divider的器件来实现。鉴相完成后的标准信号，有时需要进行倍频以满足某些仪表的高频需求。倍频器在这个过程中发挥了关键作用，它可以将低频信号转换为高频信号，从而覆盖更宽的频率范围。例如，一个原本只产生9k~4GHz低频信号的频率合成单元，通过倍频器可以产生高达15GHz的信号。

对于支持内外IQ调制功能的仪表，IQ调制板负责生成调制信号。用户可以选择使用仪表自带的内部IQ调制功能，或者通过仪表背部的BNC接口连接外部调制信号。内部I+Q调制通常具有较宽的带宽和较低的误差向量幅度（EVM），从而保证了调制信号的准确性。在信号传输过程中，自动电平控制（ALC）环路起到了稳定信号电平的作用。由于器件变化和环境因素可能导致工作点偏移，ALC电路能够自动调整回路参数，将偏移的电平纠正回要求的数值。这一过程通常与可调衰减器配合使用，通过调整衰减量来补偿幅度值的变化。在信号输出之前，我们还会看到ATT（Attenuator）电路的存在。这是因为在某些情况下，仅通过ALC电路和可调衰减器可能无法达到仪表所需的全部功率输出范围。因此，需要额外的固定衰减器电路来进一步调整信号的幅度。ATT电路由不同大小的衰减器和直通开关组成，通过不同路径的组合，实现衰减量的变化，从而满足更广泛的功率输出需求。

射频系统中的各个环节都紧密相连，每一个组件都发挥着不可或缺的作用。从VCO到鉴相器，再到倍频器、IQ调制板和ALC环路，它们共同确保了信号的准确传输和稳定输出。而ATT电路的存在，则进一步扩展了系统的功率输出范围，使其能够适应更多样化的应用需求。

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