信号发生器的速度

测试不是一个增值活动，就如同质量控制中的检查一样。在理想的情况下，产品在制造完成后应当按设计意图起作用。但是，事情从来就不是理想的。因此，我们仍然需要测试。

而测试需要花钱，很多很多钱。测试的时间越短，测试的成本就越低。因此，信号发生器的测试速度在制造中非常重要。那么，什么才是快速的信号发生器？

快速的信号发生器能让您迅速地从一个频率切换到另一个频率，从一个幅度切换到另一个频率，或者从一个波形切换到另一个波形。速度以毫秒为单位。图 1 所示为 N5182B MXG 信号发生器的频率切换速度技术指标。

表1. N5182B MXG 信号发生器的切换速度技术指标。

1. 从接收到 SCPI 命令或触发信号至达到最终频率的 0.1 ppm 或 100 Hz 以内的时间，取两者 中的较大值。

2. 在内部通道校正功能开启时，利用列表模式和 SCPI 模式所缓存的频率点测得的频率切换速度 < 1.3 ms。SCPI 模式下的起始频率点的频率切换时间 < 3.3 ms（测量值）。仪器将自动缓 存最近使用的 1024 个频率。单纯的幅度变化不会影响测量速度。

3. 技术指标仅在状态寄存器更新关闭时适用。为遵守出口管制要求，达到最终频率 0.05% 范围内 的连续波切换速度应为 190 µs（测量值）。

影响速度的因素

切换速度受变化类型和命令来源的影响。技术指标中的时间指的是发送一个命令之后， 信号发生器的输出稳定下来所需的时间。显示的速度指标针对的是最坏的情况。典型的切换时间最多会再快 40%。

图 1. 列表扫描配置表

当信号发生器设置为一个新频率时，频率合成器会把输出更改为所需频率。然后，输出放大器将会调整功率电平，使得输出功率在新频率下保持不变。实际上，频率切换需要频率合成器和输出放大器同时做出改变，这就是频率切换通常比幅度切换慢的原因。

在进行切换时，命令处理占用了大部分的时间。图 4.2 所示为处理一个 SCPI 命令请求 的时间分量。

为了加快切换速度，请使用列表/步进扫描模式，而不是发送单独的 SCPI 命令。在扫 描模式下，频率、功率和波形状态已预先获知，并且下载到了信号发生器中的非易失性 存储器中。信号发生器能够接连不断地对状态进行排序。扫描模式下的典型切换时间为 600 μs 至 800 μs，而 SCPI 模式下的切换时间为 2 ms。

某些信号发生器提供了高速切换选件。例如，N5182B MXG 信号发生器 具有 UNZ 选件，可提供亚毫秒 级的切换速度，非常适用于进行大批量生产的测试环境。

图2. 信号发生器中的 SCPI命令处理时间

从什么时候开始,测试速度对无线制造变得如此重要

就在不久之前，只需要减少测试点的数量就能缩短测试时间。如今这种策略不再奏 效。现在，由于现代无线器件中内置了更多功能，因此需要对它们进行更多测试。连 接功能在扩展，不仅包括语音，还包括各种数据连接，如 RFID、蓝牙（Bluetooth®）、 LTE、UWB 和 5G。这些模式需要在多个通道上以不同的功率电平，使用真实波形进行 测试和验证。您也在不断寻找提高测试吞吐量以降低成本的方法。要实现这一点，您需 要提高速度。

这里有几个制造场景，其中速度起着很关键的作用：

广播接收机测量 — 包含广播信号接收机的无线器件，广播信号包括调频立体声、GPS 或要求性能验证的数字视频。在某些情况下，这可能是简单的接收机灵敏度测量， 而在其他情况下，可能需要进行误码率（BER）测量。无论是哪一种情况，都需要 对频率、幅度和波形进行快速切换。

多波形测试 — 许多自动测试程序需要多个波形，例如，通过具有不同波形类型的放大器测量失真或验证可变自适应数据速率系统（如 8PSK 和 QPSK）的功能性。

增益压缩测试 — 可以通过改变输入功率来测量放大器的增益压缩。通过使用迭代测量来放大具体的增益压缩点，可以对精确的增益压缩点（如 1 dB 增益压缩）进行测量。

图3. 一个复杂的射频设计验证测试系统。

先进的电子战

电子战（EW）指的是利用电磁频谱来阻止雷达感测和无线通信，并防止这些攻击。为 了设计高效发挥作用的电子战系统，测试用的信号必须要能够准确、可重复地再现实际 电子战环境。多发射机环境的仿真对于确保逼真的和有代表性的测试至关重要。这种多 发射机环境通常采用复杂的大型定制测试系统来进行仿真，而这些测试系统主要是用于 系统验证和认证阶段。

“目标追踪、电子战和对抗措施都在飞速发展，这些都需要配备复杂的信号生成与分析能力，以便对多发射源进行先进的电子战仿真和测试。”

技术的可用性和快速发展导致冲突领域充满了来自更多种类敌人的高级威胁。

电子战系统的验证和认证十分受制于使用逼真的信号环境进行测试。由于加入了高保真 发射机来提高密度，电子战测试的逼真度也随之增加。除了发射机保真度和密度之外， 平台移动、发射机扫描模式、接收机天线模型、到达方向以及多径和大气模型都会提升 测试电子战系统在真实条件下的能力。

电子战系统现在设计用于在每秒 800 万到 1000 万个脉冲的密集环境内使用精确的测 向和脉冲参数来识别发射机。现代频谱环境中存在成千上万个发射源，有射频，有无线 器件，还有成百上千的雷达威胁，它们会在背景信号和噪声中产生每秒几百万个雷达脉 冲。威胁频谱的概述如图4 所示。

图4. 电子战仿真中使用的威胁频谱示例

无线器件中集成了越来越多的功能，需要在更多条件下进行具有更多设置的测试。 无线器件包含多个无线标准、多个频段和多个天线。这给验证和生产测试带来了巨 大的挑战。测试工程师一直在寻找提高测试吞吐量和降低成本的方法。一旦配备了 快速切换功能，在大多数情况下，这些信号发生器能在不到 1 毫秒的时间内切换频 率、幅度或波形。

下面我们将讨论更多高级主题，如调制、频谱纯度、失真和软件。学习不同类型的调制方案，并对谐波和杂散做更深入的了解。我们将分享为什么失真并不总是一件坏事，以及如何使用最新软件来提高您的工作效率。