射頻信號發生器原理及提高性能的五個方法

射頻信號發生器是我們常用的一種通用電子測試測量儀器，是射頻、微波測試和開發領域必須用到的一種基本測試儀器，與傳統的函數信號發生器不同，它主要用于產生射頻的連續波信號，或者是以射頻信號為載波的調制信號。射頻信號發生器可以作為激勵源，不進行任何指標的測量，而是為其他測試儀器提供正確的測試條件，以便測量被測單元的輸出信號。廣泛應用于電子產品的測試測量和各類電子實驗室的電路實驗，本文就從射頻信號發生器的原理及提高射頻信號發生器性能的5個方法做詳細介紹。

關鍵詞：射頻信號發生器，射頻信號發射器，射頻信號源

射頻信號發生器原理

主要組件

振蕩器：射頻信號發生器中最重要的部件，接收來自控制器的命令設置輸出所需的頻率

放大器：將振蕩器輸出信號放大到特定的功率電平

衰減器：有助于確保射頻信號發生器輸出端的阻抗匹配，同時可以通過自動調整衰減器來保證信號源的輸出電平穩定精度，一般衰減器的增量步進為0.1dB

控制：射頻信號發生器的控制中心，控制輸出頻率、輸出功率、調制方式，同時也可以接收遠程控制命令。

現代頻率合成技術常應用間接合成法，通過鎖相環路將主振源的頻率和參考頻率源的頻率聯系起來，所需硬件設備少，可靠性高，頻率范圍寬。

調諧振蕩器信號經過反饋網絡之后的信號和參考頻率源的信號在鑒頻/鑒相器輸出一個影響電壓，經過環路濾波器作為調諧電壓，修正調諧振蕩器的頻率，到達穩定狀態時，兩個頻率差為零，成為相位鎖定。

環路濾波器是具有一定增益的低通濾波器，可以濾掉鑒相頻率及其諧波，以得到調諧振蕩器輸出頻率的最佳相位噪聲。

提高射頻信號發生器性能的五個方法

許多經濟型的射頻信號發生器，其技術參數已經基本能夠滿足基礎應用。但對于一些更高的專業領域，關鍵指標上還有些差距，那么在節省預算的前提下，怎么能夠有效地提高射頻信號發生器性能，從而拓展它的應用范圍呢？

高精度的射頻信號發生器在計量和校準領域也可以作為標準信號源（參考源），待校準儀器以參考源為標準進行調校。由此可看出，信號發生器可廣泛應用在電子研發、維修、測量、校準等領域。

1、通過外接功率計，提高射頻信號發生器的幅度精度。

受限于信號發生器本身的輸出幅度精度，以及信號發生器和被測件之間連接件的頻響特性，到達被測件的信號幅度可能會比預期具有更大的誤差。

2、通過外接高精度恒溫晶振，提高射頻信號發生器的穩定性，并改善近端相噪水平。

決定信號發生器頻率精度和穩定性的**因素，就是機器使用的參考晶體振蕩器。出于成本的考慮，經濟型的信號發生器普遍沒有采用昂貴的恒溫晶振，但是在某些特殊的測試場景，我們會非常關注信號發生器的絕對頻率精度，或者隨時間和溫度的漂移導致的穩定度，這個時候只需要單獨采購一個高精度的恒溫晶振選件，作為信號發生器的外部參考，就可以有效地解決這個問題。

另外，當頻率偏移小于1kHz時，信號發生器發出信號的穩定度和相位噪聲將主要由參考時鐘決定，采用高精度的恒溫晶振，有利于改善信號的近端相噪水平。

3、通過外接低通濾波器降低射頻信號發生器的諧波和雜散

信號發生器在輸出設定的基波信號的同時，會伴隨有一定幅度的諧波、分諧波和雜波信號，大多數情況下我們是不需要諧波分量的，或者說這些諧波分量的存在會對正常的測試帶來一定的干擾。

我們根據實際測試情況，選擇一個合適的低通濾波器連接到信號發生器的輸出端，可以有效地過濾掉高頻的諧波分量，提高信號的頻譜純度。

接入低通濾波器，難免對輸出信號的幅度和平坦度造成一定的影響，我們可以通過提高輸出信號電平和外接USB功率計的方法，對平坦度和精度進行補償。

4、通過外接功率放大器提高射頻信號發生器的最大輸出電平

一般來說，經濟型信號發生器的最大輸出電平通常不會大于20dBm，如果你想得到更大的信號功率，外接功率放大器是一個不錯的選擇。在這里需要注意的是，大信號的諧波電平通常都比較高，外接功放以后，諧波電平增長的幅度會更大，如果你對信號的頻譜純度有一定的要求，可以參考方法三，在功放后面再加一個合適的低通濾波器，從而減小諧波分量對測試結果的影響。

我們通過外接功放能夠提高信號發生器的最大輸出電平，那么外接一個衰減器，是不是能擴展信號發生器的最小輸出電平呢？答案是否定的。通常一個射頻信號發生器的最小輸出電平是由這個產品的硬件結構決定的，設計方案決定了它的噪聲水平，它能夠輸出的最小信號一般要高于這個噪聲電平3~5dBm左右。在信號發生器輸出小信號的時候，外接一個衰減器，由于衰減器只會對有效信號進行衰減，而對儀器的本底噪聲不會有任何影響，這樣會使小信號低于機器的底噪，從而無法得到檢測。

5、通過外接衰減器改善射頻信號發生器的匹配

信號發生器的測量不確定度，是指由于信號發生器的輸出阻抗不是理想的50Ω，使得輸出信號進入理想負載后，有一部分會被反射回去，而信號發生器又不能完全吸收這部分反射信號，其中部分反射信號會再次輸出到負載，這種來回反射會改變被測器件的有效輸入電平，從而導致測量的不確定性。每一個信號發生器都會有一個關鍵指標VSWR，是專門用于度量它的測量不確定度的。

改善射頻信號發生器測量不確定度的一個簡單有效方法，就是在信號發生器輸出端外接一個匹配良好的固定衰減器。

當我們對某個指標有較高要求，而手上的信號發生器達不到的時候，可以使用以上的幾種方法作為臨時的解決方案。但是這些方法，均需要增加一些額外的成本，并且會使整個測試系統變得更加復雜，所以在運用的時候，需要進行綜合考慮，確保既能夠達到我們的測試目的，又不引入新的誤差。

射頻信號發生器介紹

SYN5651型信號發生器是一款按照《JJG 173-2003信號發生器檢定規程》和《JJG 502-2017合成信號發生器檢定規程》研發生產的高性價比射頻微波信號發生儀器。該信號發生器采用直接數字合成和鎖相技術，輸出頻率高達30GHz，擁有低成本，低諧波，低相噪，寬頻率和快速切換等特點，是為用戶量身打造的高性價比測試信號發生解決方案。

該信號發生器廣泛應用于通信、計量、國防和科學實驗中，主要用于各類整機、系統及部件、元器件的測試中，提供激勵或模擬仿真信號，非常適合在0～30GHz各種射頻段和微波段開發使用，包括P,L,S,C，X，Ku，K和Ka等波段。

本文《射頻信號發生器原理及提高性能的五個方法》版權歸同步天下所有，尊重原創，嚴禁洗稿，未經授權，不得轉載，版權所有，侵權必究！