СИНТЕЗ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В СВЕРХШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

May 5, 2012 by admin Комментировать »

Зуев И. А., Кучумов А. К., Михайлова Е. А., Никитин Ю. А., Старостин Е. А. ФГУП Отраслевой научно-исследовательский институт радио (ЛОНИИР) Большой Смоленский проспект, д. 4, Санкт-Петербург – 192029, Россия Тел.: +7 (812) 5672719; e-mail: emc@loniir.ru

Аннотация – Рассмотрены варианты построения специализированного генераторного оборудования (Генераторов Испытательных Сигналов ГИС), позволяющие формировать стандартные тестовые сигналы в диапазоне частот от 20 Гц до 2000 МГц.

I.  Введение

Использование специализированных генераторов испытательных сигналов (ГИС) целесообразно в составе автоматизированных измерительных комплексов, которые предназначены для проверки технических средств на устойчивость к воздействию радиочастотных электромагнитных полей (в диапазоне частот 80-2000 МГц по ГОСТ Р 51317.4.3) и на устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным такими полями (в диапазоне частот 0,15-80 МГц по ГОСТ Р 51317.4.6). Кроме того, нередки случаи расширения частотного диапазона требуемых испытательных воздействий «вниз» до 26 МГц и 20 Гц соответственно.

II.  Основная часть

Основными задачами ГИС являются:

1. Синтез сетки частот с шагом не более 1% FBbIX в заданном диапазоне;

2. Установка требуемого уровня выходного сигнала в интервале значений не менее 40 дБ от плюс 10 дБм (117 дБмкВ) до минус 30 дБм (77 дБмкВ) с заданной точностью;

3. Формирование испытательного воздействия в виде AM (ИМ)-сигнала с регламентированными параметрами модуляции.

Кроме того, ГИС должен управляться от ЭВМ по стандартному интерфейсу, например, типа RS-232.

Из сказанного следует, что низкочастотный «НЧ» ГИС должен устанавливать на своем выходе частоту, с учетом хотя бы двукратного запаса, с минимальным шагом сетки 750 Гц и 400 кГц соответственно, хотя нередки случаи шага сетки до единиц герц.

Чтобы скомпенсировать неравномерность АЧХ усилителя мощности и испытательной площадки, диапазон регулировки выходного уровня ГИС приходится дополнительно расширять на 20-30 дБ.

В диапазоне частот воздействия от постоянного тока до 80 МГц для синтеза сетки и цифровой модуляции полученного колебания удобно использовать методы Пассивного Цифрового Синтеза (ПЦС или DDS – Direct Digital Synthesis) частот. Микросхемы, реализующие принципы ПЦС, позволяют обеспечить на выходе сверхмелкий шаг сетки, высокую стабильность фазы и ее преемственность при смене частот, малое время переключения с частоты на частоту, а также цифровую амплитудную и угловую модуляцию несущей. В настоящее время доступны чипы с внутренней тактовой частотой fo до 1 ГГц, хотя для обеспечения требований ГОСТ достаточно частоты fo=200 МГц. В последнем случае шаг сетки частот можно устанавливать с кратностью до fox2′32=0,0465661…Гц.

Для получения необходимой мощности сигнала удобно использовать микросхемы кабельных драйверов, которые, кроме усиления мощности позволяют также управлять выходным уровнем в интервале 36-53 дБ. С учетом возможностей микросхем ПЦС (регулировка сигнала на выходе на 6-48 дБ) диапазон изменения амплитуды испытательного воздействия может достигать 100 дБ. Применение микросхем цифровых управляемых аттенюаторов расширяет возможный диапазон регулирования.

В более высокочастотных диапазонах воздействий приходится использовать методы активного цифрового синтеза частот на основе (квазиастатиче- ских) колец импульсно-фазовой автоподстройки частоты АФАП (ИФАП) и аналоговой модуляции формируемого колебания. В качестве формирователя частот модуляции, например, моногармоники и меандра 400 Гц, 1 кГц (до единиц мегагерц) можно использовать «низкочастотный» цифровой синтезатор ПЦС, а управление уровнем модуляции 0% – 99% и модулятор выполнить аналоговыми – на обычном перемно- жительном ЦАП и p-i-n диодах.

Как показывает опыт [1], при использовании микросхем синтезаторов частот серии LMX или ADF, для получения достаточного качества несущего колебания в диапазоне частот от 1 ГГц до 3 ГГц и выше необходимо обеспечить частоту сравнения в кольце АФАП более 1 МГц. Поэтому в трактах формирования сетки частот ГИС приходится использовать либо:

а) методы гетеродинирования – синтез сетки в относительно высокочастотном диапазоне, но с заданным абсолютным перекрытием по частоте, а затем перенос сформированного колебания с помощью вспомогательного гетеродина в требуемый диапазон частот, либо

б)   синтез сетки в «верхнем» октавном поддиапазоне требуемого диапазона частот, а затем последовательное деление полученной частоты в 2П раз и, одновременно, коммутация выходов делителей частоты. В последнем случае линейный модулятор должен обеспечивать требуемое качество модуляции во всем выходном диапазоне, а для уменьшения уровня гармоник необходимо вводить коммутируемые фильтры нижних частот.

В обоих случаях в трактах приведения частоты АФАП-синтезаторов целесообразно использовать делители (частоты) с дробным коэффициентом деления [1]. Также возможен вариант формирования еще более мелкого шага сетки путем умножения сигнала с выхода DDS синтезатора.

Следует также заметить, что при использовании метода гетеродинирования необходимо учитывать появление комбинационных составляющих низких порядков в спектре выходного сигнала. Бороться с их появлением можно только рациональным выбором диапазонов частот, в которых формируются исходный сигнал и гетеродинное колебание. Однако, метод «квазилинейного» переноса сформированного спектра в выходной диапазон с помощью смесителя хорошо работает только в случае относительно узких полос или невысоких требований к качеству формируемого сигнала; для многооктавного перекрытия по частоте метод гетеродинирования нежелателен.

Для точной установки уровня выходного сигнала и его стабилизации можно применять не только управляемые цифровым кодом аттенюаторы, но и системы автоматического регулирования (САР) уровня – как цифровые, так и аналоговые. Такие САР позволяют не только устанавливать необходимый уровень испытательного сигнала, но и поддерживать его постоянную величину на выходе прибора во всем диапазоне частот и, тем самым, компенсировать исходную неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) линейного тракта. В такой структуре можно только аналоговым кольцом САР обеспечить глубину регулирования амплитуды более 60 дБ. Более того, запись регулировочной таблицы в память управляющей программы приводит дополнительному удобству в работе – позволяет учесть и скомпенсировать неравномерность АЧХ линейного тракта ГИС, усилителей мощности и испытательной площадки.

III.  Заключение

Современные ГИС являют собой самостоятельный подкласс приборов, использование которых при проверке технических средств на устойчивость к воздействию кондуктивных помех и радиочастотных электромагнитных полей позволяет повысить производительность испытаний.

[1]     Никитин Ю., Дмитриев С. Частотный метод анализа синтезаторных систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты – Компоненты и технологии, № 1, 2003.

SYNTHESIS OF TEST SIGNALS IN EXTENDED WIDE FREQUENCY RANGE

Zuev I. A., Kuchumov A. K., Michailova E. A.

Nikitin Y. A., Starostin E. A.

Leningrad Branch Research Institute Radio (LONIIR)

4,  Bolshoy Smolensky Ave.,

St. Petersburg – 192029, Russia Tel.: +7 (095) 5672719, e-mail: emc@loniir.ru

Abstract – It is reasonable to use special generator equipment (Test Signal Generators, TSG) that allows generating standard test signals in a frequency range from 20 Hz to 2000 MHz to test automatically the technical means immunity to RF electromagnetic field effect.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты