SMF100A — генератор СВЧ-сигналов

Назначение генератора СВЧ-сигналов SMF100A:

Качество сигнала, скорость и гибкость – вот ключевые качества генератора сигналов диапазона СВЧ SMF100A. Чтобы удовлетворить даже самым взыскательным требованиям, генератор сигналов СВЧ-диапазона SMF100A разрабатывался как совершенно новый продукт. В результате получился уникальный высококлассный генератор СВЧ-сигналов, диктующий новые стандарты. Своими возможностями он перекрывает широкий спектр приложений, встречаемых в научных исследованиях, производстве, сервисе, обслуживании и ремонте.

SMF100A допускает установку следующих опций, которые позволяют использовать его для решения разнообразных задач:

• Аттенюатор для расширения диапазона уровней сигнала;
• Высокий уровень выходной мощьности;
• АМ, ЧМ, ФМ, и лог. АМ, включая генераторы НЧ и генератор шума;
• Режим "аналогового" качания частоты;
• Импульсная модуляция высшего класса;
• Высококачественный генератор импульсов;
• Высокая стабильность выходной частоты;
• Снижение фазового шума вблизи несущей;
• Генерация импульсных последовательностей;
• Анализ мощности.

Особенности генератора СВЧ-сигналов SMF100A:

• Исключительно низкий однополосный фазовый шум: тип. зн. -120 дБс (на 10 ГГц; сдвиг от несущей 10 кГц, ширина полосы измерения 1 Гц);
• Улучшенные характеристики фазового шума вблизи несущей с опцией R&S®SMF-B22 (f= 10 ГГц, сдвиг от несущей 10 Гц, ширина полосы измерения 1 Гц) — -65 дБс (без опции SMF-B22 — -57 dBc);
• Очень низкий широкополосный шум: тип. зн. < -148 дБс на 10 ГГц (сдвиг от несущей > 10 МГц, ширина полосы измерения 1 Гц, уровень +10 дБм);
• Очень низкий уровень гармонических составляющих: < -55 дБс (тип. зн.) на 10 ГГц (уровень +10 дБм);
• Хорошее подавление негармонических составляющих: тип. зн. < -62 дБс на 10 ГГц (сдвиг от несущей > 3 кГц, уровень +10 дБм);
• Диапазон частот от 100 кГц до 43,5 ГГц;
• Свипирование по частоте, уровню и НЧ;
• AM, широкополосная FM, φM, импульсная модуляция;
• Два многофункциональных генератора с рабочей частотой до 10 МГц;
• Вместе с датчиком мощности NRP-Zx может применяться для скалярного анализа электрических цепей;
• Очень быстрая установка уровня и частоты во всем диапазоне уровней и частот: < 4 мс (частота), < 3 мс (уровень), тип. зн. < 750 мкс (частота и уровень в режиме списка);
• Очень высокая выходная мощность — до +25 дБм (тип. зн.);
• Великолепная абсолютная точность и воспроизводимость уровня;
• Для выполнения точных измерений мощности имеется разъем для подключения датчиков мощности NRP-Zx;
• Разнообразные интерфейсы для дистанционного управления;
• Малое занимаемое место в стойке: всего три единицы по высоте;
• Опциональный импульсный модулятор с превосходными характеристиками:
  - отношение уровней импульса > 80 дБ;
  - длительность переднего/заднего фронта < 10 нс;
  - длительность импульса < 20 нс;
• Опциональный генератор импульсов;
• Опциональный съемный флэш-накопитель, позволяющий удовлетворить самые высокие требования безопасности;
• Генератор импульсов способен формировать последовательности импульсов для тестирования радаров (опция SMF-K27), то есть совокупности импульсов с различной шириной и расстоянием между импульсами.

Описание генератора СВЧ-сигналов SMF100A:

Для формирования более сложных последовательностей импульсов SMF100A предлагает новую функцию, основанную на использованной в нем концепции импульсного модулятора и генератора импульсов, с использованием опции для генерации последовательностей импульсов SMF-K27. В отличие от одиночных или двойных импульсов, «последовательность импульсов» представляет собой совокупность различных импульсов, которая может быть периодическим или непериодическим набором импульсов. Встроенный опциональный генератор импульсов позволяет генерировать такие «последовательности импульсов», которые обычно используются для работы с радиолокационными станциями. Длительность импульса и промежуток между импульсами можно устанавливать независимо и отдельно для каждого импульса. Это позволяет генерировать неравномерно расположенные импульсы или накладывать джиттер как на длительность импульсов, так и на промежуток между импульсами.

В отличие от решений с ARB, самым значительным преимуществом являются существенно лучшие характеристики импульсного модулятора, такие как отношение уровней импульса, время нарастания и спада.

Анализ мощности (зависимость мощности от частоты; например, скалярный анализ цепей):

При отсутствии анализатора спектра или анализатора цепей скалярный анализ цепи может быть выполнен при помощи микроволнового генератора сигналов SMF100A с опцией анализа мощности SMF-K28 и датчиком мощности NRP-Zx. Одним из примеров может служить измерение характеристик пропускания полосового фильтра.

Для этого вход фильтра подключается к РЧ выходу, а выход фильтра — к датчику мощности NRP-Zx. Сам датчик мощности подключается к входу для датчика мощности SMF100A. SMF100A выполняет измерения в заданном диапазоне частот и отображает характеристику пропускания полосового фильтра. Это позволяет вручную настраивать фильтр, непосредственно наблюдая результаты регулировки на экране SMF100A.

Рис. 1. Измерения характеристики пропускания полосового фильтра (3,25 ГГц - 5,25 ГГц)

Схема измерений:
Микроволновый генератор сигналов SMF100A;
SMF-B122 (частотный модуль от 1 до 22 ГГц);
SMF-K28 (опция анализа мощности);
Датчик мощности NRP-Z81 (вместо него могут использоваться другие датчики мощности NRP-Zxx).

Рис. 2. Меню «Зависимость мощности от частоты» опции анализа мощности SMF-K28 (с настройками для измерения характеристики пропускания)

Для анализа мощности необходима опция SMF-K28.

Анализ мощности (зависимость мощности от мощности, например, определение точки компрессии).
Анализ точки компрессии при помощи датчика мощности R&S®NRP-Zxx:

Микроволновый генератор сигналов SMF100A совместно с датчиком мощности NRP-Zxx позволяет анализировать импульсные данные в режиме измерения «мощность». На приведенном ниже графике показаны измерения точек компрессии 1 дБ и 3 дБ внешнего усилителя:

Рис. 3. Измерение точки компрессии 1 дБ внешнего усилителя

Схема измерений:

Микроволновый генератор сигналов SMF100A;
SMF-B122 (частотный модуль от 1 до 22 ГГц);
SMF-K28 (опция анализа мощности);
Датчик мощности NRP-Z81 (вместо него могут использоваться другие датчики мощности NRP-Zxx).

Рис. 4. Измерение точки компрессии 3 дБ внешнего усилителя

Схема измерений:
Микроволновый генератор сигналов SMF100A;
SMF-B122 (частотный модуль от 1 до 22 ГГц);
SMF-K28 (опция анализа мощности);
Датчик мощности NRP-Z81 (вместо него могут использоваться другие датчики мощности NRP-Zxx).

Рис. 5. Меню «Зависимость мощности от мощности» опции анализа мощности SMF-K28 (с настройками для измерения мощности внешнего усилителя)

Анализ мощности (зависимость мощности от времени; например, универсальный анализ импульсов).
Анализ импульсов при помощи датчика мощности R&S®NRP-Zxx:

Микроволновый генератор сигналов SMF100A совместно с датчиком мощности NRP-Z81 позволяет анализировать импульсные данные в режиме измерения «время». После установки пороговых уровней измеряются все важные параметры импульса. На следующих графиках показано большинство таких параметров:

Рис. 6. Меню «Зависимость мощности от времени» опции анализа мощности R&S®SMF-K28 (с настойками для измерения параметров одиночного импульса)

Рис. 7. Анализ импульсов в случае одиночного импульса

Схема измерений:
Микроволновый генератор сигналов SMF100A;
SMF-B122 (частотный модуль от 1 до 22 ГГц);
SMF-K28 (опция анализа мощности);
Датчик мощности NRP-Z81.

Для анализа мощности необходима опция SMF-K28.

Настраиваемая пользователем коррекция амплитудно-частотной характеристики внешних устройств:

Тестируемые устройства, такие как усилители мощности, всегда имеют некоторую неравномерность амплитудно-частотной характеристики. В таких случаях генератор сигналов должен компенсировать эту неравномерность. Именно для этой цели генератор SMF100A обладает функцией пользовательской коррекции. Для известной амплитудно-частотной характеристики, которую необходимо скорректировать, можно задать поправочные значения уровня как функцию частоты. Между этими значениями частоты выполняется автоматическая интерполяция поправочных значений.

Для упрощения этой процедуры, генератор SMF100A с помощью внешних датчиков мощности компании Rohde & Schwarz может автоматически вводить поправочные значения уровня при простом нажатии кнопки.

Рис. 8. Выходной уровень микроволнового генератора сигналов с коррекцией амплитудно-частотной характеристики (красная линия) и без коррекции (желтая линия)

Рис. 9. Таблица пользовательской коррекции со значениями частоты и поправочных значений уровня в Гц и дБ, соответственно

Внешняя петля АРУ для генераторов SMF и SMB:

Последние версии прошивок для генераторов SMF и SMB поддерживают контроль выходного уровня генератора в реальном времени с помощью внешней цепи АРУ. Цепь АРУ может быть организована с использованием направленных ответвителей и преобразователей мощности NRP-Zxx, подключаемых напрямую к генераторам (при использовании преобразователей NRP-Z28 и NRP-Z98 направленный ответвитель не требуется). Такое решение позволяет измерять действительную мощность на входе тестируемого устройства, передавать ее по USB-интерфейсу в генератор, сравнивать с требуемой и немедленно автоматически подстраивать выходной уровень генератора. Преимуществом данного режима по сравнению с режимом пользовательской коррекции АЧХ, который также поддерживается генераторами Rohde&Schwarz, является независимость выходной мощности от временной нестабильности АЧХ тракта, например из-за дрейфов во внешних усилителях. Режим внешней АРУ дает пользователю точный и стабильный контроль за мощностью на входе тестируемого устройства, вне зависимости от потерь, АЧХ и температурных дрейфов в установке, что важно как при разработке, так и при производстве различных СВЧ-модулей.

Интуитивно понятная концепция управления:

• Интуитивно понятный интерфейс пользователя с графическим представлением тракта прохождения сигнала (блок-схема)
• Управление поворотной ручкой прибора или при помощи USB «мыши»
• Цветной VGA дисплей с разрешением 640 × 480 пикселей

Разнообразные интерфейсы:

• Дистанционное управление через интерфейсы GPIB, Ethernet или USB
• Разъемы USB для клавиатуры, «мыши» и флэш-накопителя
• Для выполнения точных измерений мощности имеется разъем для подключения датчиков мощности NRP-Zx
• Управление посредством устройств для дистанционного управления (например, VNC)

Умножители частоты:

Для расширения частотного диапазона генераторов SMF100A свыше 43,5 ГГц используются умножители частоты SMZ. Умножители частоты с коэффициентом умножения 6 работают в трех диапазонах частот:

• от 50 до 75 ГГц (SMZ75);
• от 60 до 90 ГГц (SMZ90);
• от 75 до 110 ГГц (SMZ110);

и имеют соответствующие выходные волноводные фланцы.

Умножители SMZ подключаются к прибору с помощью ВЧ-кабеля и управляющего USB-кабеля. Они могут комплек- товаться встроенным механическим или электронным аттенюатором. Частота и уровень на выходе умножителя устанавливаются непосредственно на генераторе (для механического аттенюатора на экране генератора отображается требуемое положение регулятора). При этом используется заводская калибровка компенсации АЧХ умножителя. Умножители частоты SMZ поддерживают работу с немодулированными непрерывными сигналами, а также сигналами с частотной, фазовой и импульсной модуляцией (работа любых умножителей частоты с АМ-сигналами невозможна в принципе).

При использовании умножителей частоты SMZ с генераторами сигналов, отличными от SMF100A, в том числе других производителей, для их управления используется программное обеспечение SMZ Control. ПО устанавливается на внешний ПК и обеспечивает управление умножителем через интерфейс USB и генератором через интерфейсы LAN или GPIB. Для работы умножителя с ПК требуется программная опция SMZ-K1. Возможности опции аналогичны управлению с генератора SMF100A.