Как собрать и эффективно использовать недорогой СВЧ генератор сигнала 

Для разработчика СВЧ-электроники высокочастотный генератор является такой же необходимостью, что и анализатор спектра. Существует, можно сказать, стандартный ряд задач, наиболее часто встречающихся при отладке и тестировании. И почти каждая из них требует наличия источника тестового сигнала в том или ином виде. Однако доступные на рынке модели (с диапазоном до 3 или 6 ГГц), в том числе Б/У, не уступают по стоимости анализаторам спектра. Вместе с тем большая часть задач при отладке не требует каких-либо сверх-высоких характеристик за которые стоило-бы платить при выборе дорогостоящего оборудования. В связи с этим у многих разработчиков есть необходимость в простом недорогом решении, позволяющем провести измерения основных параметров.

(О том какие параметры генератора важны и в каких случаях читайте в следующих статьях в разделе "Рекомендации" (AppNotes) на нашем сайте.)  

Предлагаемое решение — LNO-HP(LP) Eval Kit

В качестве недорогого доступного решения предлагается комплект из следующих блоков (рис. 1):

Рис. 1. Схема соединения синтезатора серии LNO и отладочной платы RS2SPI

1. Синтезатор частот LNO-HP02M-RF (до +20 дБм) или LNO-LP01M-RF (до +0 дБм);
2. Отладочная плата RS2SPI-01M-PCB для управления ВЧ-блоком с помощью персонального компьютера чрез COM-порт, плюс программное обеспечение (RF Debug Application);
3. Блок питания MeanWell S-12-15 или любой лабораторный блок питания с постоянным напряжением +12 В.

Стоимость данного комплекта не превышает девяноста тысяч рублей (на ноябрь 2008 г.), и фактически заменяет полноценный прибор. Ниже приведены основные параметры данного решения:

• Диапазон частот перестройки: 62.5 МГц — 8 ГГц;
• Шаг перестройки по частоте: <1 Гц (при 1 ГГц);
• Диапазон перестройки мощности выходного высокочастотного сигнала: -10..+20 дБм;
• Фазовый шум на частоте 1 ГГц при отстройке 10 кГц: -105 дБн/Гц.

Входящая в комплект программа управления написана на языке Tcl/Tk и имеет открытый код. Это дает пользователю возможность самостоятельно наращивать функциональность прибора, меняя код программы по своему усмотрению. Например, осуществить свипирование по частоте, амплитуде и т.д. в соответствии с собственными алгоритмами. Этот подход существенно расширяет возможности по автоматизации тестирования.

Какие параметры можно измерить спомощью комплекта LNO-HP(LP) Eval Kit

Ниже в порядке значимости приведен минимальный набор доступных измерений, который можно произвести, имея один (в некоторых случаях два) простых скалярных генератора сигнала без каких-либо видов модуляции.

1. Измерение коэффициента усиления и АЧХ тракта или его части. После проверки по постоянному току это, пожалуй, самый первый этап отладки и тестирования, определяющий корректность работы элементов усиления и узлов переноса частот, если таковые имеются.
2. Измерение параметров линейности тракта и максимальной мощности для выходных каскадов. Сюда входят измерения точки децибельной компрессии (P_1dB), точек пересечения интермодуляции второго (IP₂) и третьего (IP₃) порядков, максимальная мощность в режиме насыщения (P_sat). Определение параметров нелинейности особенно значимо при отладке и тестировании средств цифровой связи, т.к. от этого зависит возможность использования того или иного вида модуляции при заданном уровне сигнала.
3. Использование в качестве гетеродина при отладке тракта переноса частот.
4. Измерение шумовых характеристик (Noise Figure — NF) и параметровподавления зеркальных и боковых каналов.
5. Измерение фазового шума тракта переноса систем связи.
6. Измерение КСВ по входу.

О конкретной методике измерений перечисленных параметров и полном перечне используемого для этого оборудования читайте в следующих статьях в разделе "Рекомендации" (AppNotes) на нашем сайте.

Схема для измерения параметров линейности

На рис. 2 представлена схема соединения узлов для измерения точки пересечения интермодуляции третьего порядка IP₃.

Рис. 2. Схема соединения для измерения IP3

В этом случае к отладочной плате подключаются два синтезатора, а сигналы с их выходов подаются на направленный сумматор мощности (Power Combiner), поз. 4. Такой сумматор можно найти, например, у Mini-Circuits. Это чисто пассивный элемент и стоит недорого. Таким образом можно сформировать чистый двухтоновый сигнал общей мощностью до +23 дБм!

Сравнение цен и параметров

Ниже приведена таблица для наиболее близких по параметрам и стоимости приборов, доступных на данный момент на отечественном рынке. 

• * Указаны ориентировочные цены (со ссылкой) на ноябрь 2008 г.
• ** Красным цветом указаны недостатки относительно вариантов в желтых строках, зеленым цветом указаны преимущества относительно них же.