Una guía de evaluación completa para elegir el generador de señales de RF adecuado

En esta guía, examinaremos lo siguiente:

1. Cómo funciona un generador de señales
2. Elegir el proveedor correcto
3. Especificaciones del producto Aspectos destacados

Cómo funcionan los generadores de señales:

Síntesis de frecuencia

Una definicion

La definición del diccionario de síntesis de frecuencia es la capacidad de generar un rango de frecuencias a partir de una única base de tiempo fija u oscilador, lo que a menudo se denomina referencia.

Existen múltiples tipos de técnicas de síntesis que entran en la categoría de síntesis directa (con múltiples implementaciones y diseños tanto analógicos como digitales) o síntesis indirecta, que suele ser una implementación analógica.

B. Tipos de síntesis

Síntesis analógica directa

Figura 5a. Síntesis analógica directa

La síntesis directa se basa en técnicas de traducción de frecuencia analógica: es una combinación de etapas analógicas de multiplicación, mezcla y filtrado. Cuando se requiere una resolución de frecuencia más alta, más compleja se vuelve la combinación de etapas; sin embargo, en términos de rendimiento de ruido, estabilidad de frecuencia y velocidades de conmutación de frecuencia, esta es la técnica de síntesis más superior.

Síntesis digital directa (DDS)

Figura 5b.  Síntesis digital directa (DDS)

Una implementación digital directa almacena una forma de onda en la memoria y luego, utilizando un contador, recorre cada ubicación de la memoria a diferentes velocidades para producir una frecuencia relevante. En efecto, este es un sistema de división de frecuencia, no sistemas de multiplicación y suma como el sistema analógico directo. Sin embargo, el DDS se puede utilizar en múltiples zonas de Nyquist para producir frecuencias más altas. Esto se explica en el Tema Cuatro, Sección C. Convertidores digitales a analógicos de RF y operación de múltiples zonas de Nyquist

Síntesis analógica indirecta

Figura 5c. Síntesis digital directa (DDS)

El sintetizador indirecto se basa en un oscilador controlado por voltaje (VCO) o un oscilador sintonizado YIG (TTO) y utiliza una arquitectura de bucle bloqueado en fase (PLL). El VCO puede crear una frecuencia basada en un nivel de voltaje. La precisión de esa señal está determinada por el error entre las fases de la referencia y la frecuencia del VCO. El PLL compara la fase y produce un voltaje de corrección de errores.

Generador de formas de onda arbitrarias

Figura 5d. Generador de formas de onda arbitrarias (AWG)

Un generador de formas de onda arbitrarias (AWG) puede almacenar múltiples formas de onda en su memoria. Estas formas de onda se pueden crear mediante herramientas específicas proporcionadas por el fabricante del AWG o mediante el uso de una herramienta como MATLAB y Octave. El usuario puede indexar y reproducir combinaciones de memoria de formas de onda. Al igual que con el DDS, la frecuencia más alta es función del reloj de muestra y se pueden generar formas de onda en varias zonas de Nyquist.

C. El oscilador de referencia

La referencia es fundamental según nuestra definición anterior de síntesis: todas nuestras frecuencias se derivan de ella. También contribuye a la calidad de la síntesis que deseamos realizar en nuestro generador de señales. La calidad puede definirse por la estabilidad de la frecuencia: estabilidad a corto plazo o ruido de fase. La estabilidad a largo plazo se define por el envejecimiento o la deriva de frecuencia. Hay múltiples referencias disponibles, todas con diferentes precios y características de rendimiento. Algunos están integrados en el generador de señales y se basan en técnicas de oscilación controladas por horno o temperatura (que se conocen como OCXO, TCXO) y referencias externas que pueden derivarse de una base de tiempo de cesio (reloj atómico) o del sistema GPS.

La deriva de frecuencia se define por los cambios de temperatura y la especificación de envejecimiento. En este ejemplo, puede ver que cuando Lucid está sintonizado a 3 GHz, se desplaza 375 Hz durante un año. Este es un factor de 10 mejoras con respecto a generadores de señales similares.

Si desea tener varios generadores de señales sincronizados en fase entre sí, compartirá una única referencia entre múltiples sintetizadores o generadores de señales como se muestra en 6a.

Figura 6a. Uso compartido de referencias entre varios sintetizadores.

En este escenario, tenemos una única referencia compartida entre dos sintetizadores VCO-PLL. Si 10MHz es la frecuencia de referencia con una deriva de fase de 0,1°, esto producirá una deriva de fase de 10° a 1GHz. Al cambiar la referencia a 100 MHz, obtienes una mejora diez veces mayor. Sin embargo, esto seguirá causando importantes problemas de deriva de frecuencia en frecuencias más altas. Una forma de compensar esto es utilizar una frecuencia de referencia más alta, preferiblemente en el rango de GHz. En el ejemplo, el generador de señales Tabor Lucid está configurado en 4 GHz y con un osciloscopio configurado en la máxima persistencia luego monitorea las dos ondas sinusoidales bloqueadas durante 15 horas. Si bien no es una medición cuantitativa, cualitativamente muestra que hay una deriva mínima entre los dos canales con el tiempo y la temperatura a 4GHz.

  Ruido de fase

Figura 7a. Gráficos de ruido de fase

Generalmente se utiliza una medición de ruido de fase de banda lateral única para describir la estabilidad de un sintetizador. En la Figura 6a, puede ver que hay varios efectos en juego. Las medidas son relativas al transportista y ese transportista estaría a la izquierda del eje y y, a menudo, se excluye de este tipo de gráfico. Un fenómeno que observamos es que el rendimiento del ruido de fase disminuye en múltiplos de frecuencia más altos con una regla general de disminución de 6 dB en el rendimiento cada vez que se duplica la frecuencia.

La figura 6a se puede descifrar en términos de cada elemento de la técnica de síntesis. Cerca de la portadora, el ruido de fase generalmente está relacionado con la frecuencia de referencia y tiene una pendiente pronunciada, luego, desde aproximadamente 1 kHz a 100 MHz, se ve una meseta basada en la contribución de ruido del VCO y, finalmente, a medida que se aleja de la portadora. el ruido de banda ancha se convierte en el factor dominante.

D. Acondicionamiento de señal – Sección de salida

El último elemento que determina un generador de señal de un sintetizador es la sección de salida. La sección de salida del generador de señal nos proporciona la amplitud requerida. Permite la modulación AM, proporciona ganancia y atenuación y garantiza que los niveles absolutos de la señal generada caigan dentro de un límite específico. El rango de amplitud se habilita mediante atenuadores y, en el caso del generador de señal Tabor Lucid, permitirá generar un rango de señal de +15 dBm a -90 dBm. Hasta ahora, hemos analizado específicamente el ruido de fase, pero hay más fenómenos que contribuyen a una degradación de la pureza espectral. Si bien un filtrado deficiente en el proceso de síntesis puede provocar armónicos, los componentes activos utilizados para amplificar la señal provocarán intermodulación, armónicos y degradación del nivel de ruido de banda ancha. La intermodulación es causada por dos o más portadoras que interfieren constructivamente entre sí y crean una banda lateral relacionada con la frecuencia. Por cada aumento de dB en la portadora, un armónico aumentará igualmente. Para la intermodulación, las bandas laterales aumentan en un factor de dos o tres dependiendo de si se trata de un producto de tercer o segundo orden. La traza del espectro muestra los armónicos de tercer orden 2f1 – f2 y 2f2 – f1, un ejemplo de un producto de intermodulación de segundo orden sería f2-f1, f2+f1. El gráfico central muestra el rendimiento armónico de más de 60 dB y, finalmente, el tercer gráfico representa el nivel de ruido de banda ancha.

Figura 7b. Sección de salida típica

El generador de señales Tabor Lucid abarca todas las técnicas anteriores y nuestros ingenieros han optimizado cada subsistema para lograr el tamaño más pequeño, la mejor disipación de calor y las especificaciones más altas que podamos lograr.

¿Por qué elegir un proveedor específico: Tabor Electronics?

1. Experiencia y conocimientos : Tabor Electronics tiene más de cinco décadas de experiencia en el desarrollo de diseños pequeños y de alta calidad. Nuestros productos proporcionan altos niveles de aislamiento de RF, crucial para minimizar la interferencia y maximizar el rendimiento.

2. Modularidad : Nuestros generadores de señales de la serie Lucid se basan en una tecnología modular que se puede personalizar para diversas aplicaciones, ya sea instrumentación integrada, de mesa o configuraciones ATE.

3. Robusto y confiable : También ofrecemos el único generador de señal portátil analógico del mercado, reconocido por su precisión y durabilidad incluso en los entornos más desafiantes, desde la selva amazónica hasta las montañas de los Andes.

Aspectos destacados de las especificaciones del producto: la serie Lucid

La serie Lucid de generadores de señales analógicas de RF se destaca por su rendimiento líder en la industria y ofrece una gama de modelos que satisfacen diferentes necesidades de frecuencia:

• LS3081D, LS6081D, LS1291D : estos modelos son perfectos para aplicaciones que requieren hasta 12 GHz, ya que brindan un rango de amplitud de -130 dBm a +30 dBm con capacidades como modulación avanzada y una GUI intuitiva para facilitar su uso.
• Serie LSX : Los modelos LSX, que se extienden hasta 40 GHz, son ideales para aplicaciones mmWave y combinan todas las funciones avanzadas de la serie Lucid con capacidades de frecuencia extendidas.
  
  
  Figura 8: Gráfico de ruido de fase de la familia LS

Aplicaciones prácticas

Ya sea que esté trabajando en la instalación de equipos de campo, probando convertidores analógicos a digitales o desarrollando sistemas de comunicación inalámbrica, nuestros generadores de señales brindan el rendimiento necesario. Con opciones para múltiples canales y salidas coherentes en fase, admiten una amplia gama de aplicaciones, que incluyen:

• Pruebas y caracterización : utilice nuestros generadores para pruebas de mezcladores, caracterización de distorsión de amplificadores y más.
• Uso en campo : Nuestras unidades portátiles están diseñadas para un fácil transporte y uso en entornos de campo, lo que garantiza un rendimiento confiable sin importar dónde se encuentre.

Aprende más

Para profundizar en los detalles de la elección y el uso de generadores de señales, y para comprender cómo nuestra serie Lucid se puede adaptar para satisfacer sus necesidades específicas, visite nuestro Centro de recursos de generadores de señales RF . Aquí encontrará información detallada, opiniones de expertos y más para ayudarle a tomar la decisión más informada para sus requisitos de prueba y medición.

Para cualquier pregunta o programar una demostración, no dude en contactarnos . Nuestro equipo está listo para ayudarlo a seleccionar la herramienta perfecta que se adapte a sus necesidades exactas, garantizando precisión y eficiencia en todos sus proyectos