Spitzenwerte für analogen Signalgenerator

| Autor / Redakteur: Daniel Blaschke * / Hendrik Härter

Analoger Signalgenerator: Der R&S SMA100B erzeugt Mikrowellensignale bis 20 GHz. Der störende Einfluss durch den Generator selbst ist nicht mehr vorhanden.
Analoger Signalgenerator: Der R&S SMA100B erzeugt Mikrowellensignale bis 20 GHz. Der störende Einfluss durch den Generator selbst ist nicht mehr vorhanden. (Bild: Rohde & Schwarz)

Der analoge Signalgenerator R&S SMA100B erzeugt Mikrowellensignale bis 20 GHz in entsprechend hoher Signalqualität und Ausgangsleistung. Entwickler messen somit die echte Performance ihres DUTs.

Mit einer analogen Signalquelle lassen sich die technischen Eigenschaften eines Designs nachweisen. Idealerweise sollte die Signalquelle so gute Eigenschaften aufweisen, dass sie die Messergebnisse nicht beeinflusst. Das sieht in der Praxis oft anders aus: So suchen Ingenieure beim Testen moderner A/D- und D/A-Wandler nach dem größtmöglichen Nebenlinienabstand (SFDR) und dem geringsten Breitbandrauschen.

Für Radaringenieure ist ein extrem niedriges Phasenrauschen unabdingbar. Und bei großen Messaufbauten mit hohen Kabelverlusten ist bislang die Ausgangsleistung der Signalquelle oft nicht ausreichend. Als sich Rohde & Schwarz entschied, einen Nachfolger für die R&S SMA100A und R&S SMF100A High-End-HF- und Mikrowellen-Signalgeneratoren zu entwickeln, setzte man sich ein einfaches und gleichzeitig sehr ambitioniertes Ziel: Der Signalgenerator sollte bei allen technischen Daten Spitzenwerte erzielen, und das ohne komplizierte Einschränkungen. Entstanden ist der R&S SMA100B: Die Entwickler des Messgerätes sagen, dass er die höchste Ausgangsleistung mit bislang unerreichter Signalqualität kombiniert.

Ein Komponententest bei A/D- und D/A-Wandler

Mit jeder Generation von A/D- und D/A-Wandlern steigt die maximale Taktfrequenz und effektive Auflösung (ENOB). Damit die leistungsfähigen Bausteine getestet werden können, benötigt man für Takt- und Testsignale eine Quelle, die in ihren spektralen Eigenschaften über die des zu testenden Bausteins hinausgeht. Der R&S SMA100B erzeugt hochreine Signale mit nicht-harmonischen Anteilen (SFDR) von <100 dBc bei einer Trägerfrequenz von 1 GHz und <82 dBc bei einer Trägerfrequenz von 10 GHz. Das wäre eine Verbesserung von bis zu 20 dB im Vergleich zu den Vorgänger-Generatoren.

Das Bild 1 zeigt, dass der tatsächlich gemessene Nebenlinienabstand deutlich unter den Garantiewerten liegt. Eine hohe Abtastfrequenz zusammen mit einer hohen Auflösung erfordert eine Signalquelle mit einem sehr niedrigen Breitbandrauschen. Taktsignale mit geringem Breitbandrauschen erhalten den Signal-Rauschabstand des abgetasteten Eingangssignals eines ADCs. Das gilt vor allem für ADCs, die mit Unterabtastung arbeiten. Ein optimiertes HF-Design und eine komplett digitale Amplitudenregelschleife sorgen für ein typisches Breitbandrauschen von -160 dBc/Hz bei einer Trägerfrequenz von 10 GHz.

Zwei Signalquellen notwendig

Für das Testen von ADCs sind häufig zwei Signalquellen notwendig: eine Quelle für den Takt des Prüflings und die andere für das analoge Eingangssignal des ADC. Eine optionale Clock-Synthesizer-Option stellt eine zweite, völlig unabhängige Signalquelle mit geringem Phasen- und Breitbandrauschen bis 6 GHz bereit. Die Option ist speziell für Takteingänge an ADCs optimiert: Die Frequenz lässt sich unabhängig von der Haupt-HF-Frequenz einstellen. Durch eine gemeinsame 1-GHz-Referenz wird eine hohe Phasenstabilität zwischen dem Taktausgangssignal und dem Haupt-Synthesizersignal erreicht. Darüber hinaus lassen sich Signaltyp, Amplitude und Gleichspannungsanteil einstellen, um gängige unsymmetrische als auch differenzielle Takt-Schnittstellen zu unterstützen.

Beim Entwickeln und Testen von High-End-Radarsystemen wird die Detektionsempfindlichkeit häufig durch das Phasenrauschen der HF-Signalquelle begrenzt. Der R&S SMA100B bietet mehrere Optionen für geringes Phasenrauschen (Bild 2). Das trägernahe Phasenrauschen erreicht Werte unter -60 dBc/Hz (typ.) bei einem Offset von 1 Hz und eine Trägerfrequenz von 10 GHz. Für Applikationen, die ein möglichst niedriges Phasenrausch-Plateau bis 100-kHz-Offset erfordern, bietet der Signalgenerator eine spezielle Option mit einem YIG-Oszillator an.

Damit wird bei einer Ausgangsfrequenz von 10 GHz ein Phasenrauschen von -132 dBc/Hz (typ.) bei Offsets von 10 kHz bis 100 kHz erreicht. Beim Testen von Radarsystemen sind schnelle und genau geregelte HF-Pulse entscheidend. Mit 5 ns (typ.) Anstiegs-/Abfallzeit und mehr als 80-dB-Pulsdynamik eignet sich die Messumgebung für Radarapplikationen. Moderne Radarempfänger müssen oft auch mit sehr kurzen Pulsen getestet werden, die eine hohe Pegelwiederholgenauigkeit aufweisen. Der Pulsmodulator wurde eigens dafür konzipiert und kann die Amplituden von kurzen Pulsen ab einer Pulslänge von 100 ns ab dem ersten Puls und auch bei geringem Tastverhältnis regeln.

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