用兩臺MG3692A信號源產(chǎn)生相參信號

在高頻系統(tǒng)測量和應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用多路相參信號，一般情況下我們可以使用功分器、移相器、放大器和衰減器等器件將一個信號源產(chǎn)生的信號分為多路，并對每路信號進行調(diào)整，以達到每路信號的相位、幅度、脈沖延遲等 符合要求。但圄于器件性能的限止，例如移相器的頻率相應(yīng)，我們并不能隨意調(diào)整信號在需要的頻段內(nèi)的相位和脈沖延遲。

一、相參信號的產(chǎn)生

兩臺信號源分別起名為信號源A和信號源B，用一根BNC電纜連接信號源A后面板的10 MHz REF OUT 端和信號源B后面板的10 MHz REF IN 端，如圖1所示。此時，信號源A為主源，信號源B為副源，所謂主/副只是參考不同而已，副源將自動檢測到外部參考信號的輸入并對其鎖相。手動設(shè)置兩臺信號源的載頻為100 MHz。

圖1 信號源的連接示意圖

然后對信號源B做如下設(shè)置：

按"Frequency"鍵（如圖2所示），選擇"Phase Offset"項，使其軟開關(guān)顯示為按下狀態(tài)。此時屏幕出現(xiàn)3個可選項：1、"Phase Offset"，2、"Edit Offset"，3、"Zero Display"。"Phase Offset"決定是否按設(shè)定的角度偏移。"Edit Offset"編輯偏移角度的大小，最小分辨率為0.1o。"Zero Display"可以使當前的偏移角度顯示歸零，然后在此基礎(chǔ)上可以設(shè)定偏移角度。

圖2 如何設(shè)置信號的載頻相位

設(shè)置完畢后打開射頻輸出，用雙通道

圖3、相位差為0o，載頻為100MHz的兩路信號

圖4、相位差為90o，載頻為100MHz的兩路信號

二、脈沖到達時間差的設(shè)置

按"Modulation"鍵，選擇"Pulse"選項，使其軟開關(guān)顯示為按下狀態(tài)。按"Edit Period"鍵可以設(shè)置重復(fù)周期為200us，按"Wdth/Dly List..."鍵可以設(shè)置脈寬W1為50us，用上下左右鍵選擇W1后按"Edit Selected"鍵后設(shè)置參數(shù)。如圖5所示。

圖5 信號脈寬參數(shù)的設(shè)置

另外，值得一提的是，MG3690A可以在其脈沖調(diào)制中選擇脈沖串調(diào)制，即每調(diào)制周期中可以選擇包含1至4個脈沖串，而脈沖串內(nèi)的每個脈沖的脈寬和間隔都可以獨立調(diào)整，其脈寬分別為W1、W2、W3、W4，間隔分別為D1、D2、D3、D4（如圖6所示）。這樣可以模擬實際工作情況，例如，雷達系統(tǒng)的多目標回波。如果靈活地調(diào)整主源和副源的脈沖串的脈寬和時延可以產(chǎn)生更為復(fù)雜的相關(guān)信號。

圖6多脈沖序列參數(shù)定義

由于我們只討論常規(guī)脈沖信號，只需要設(shè)置W1=50us就可以了，其它參數(shù)設(shè)置無效。對信號源B的設(shè)置比較復(fù)雜，需要把信號源B設(shè)置為脈寬可獨立改變的外觸發(fā)模式。按"Modulation"鍵，選擇"Pulse"選項，使其軟開關(guān)顯示為按下狀態(tài)。按下方的"More"鍵后選擇"Trigger..."，按上下鍵選中"Triggered w/delay",然后按"Select"確認。如圖7所示：

圖7 脈沖觸發(fā)方式的設(shè)置

當選擇"Triggered w/delay"后就把信號源設(shè)置為外部觸發(fā)模式，信號的重復(fù)周期由外部參考信號決定，但脈沖的寬度W1和脈沖的延時D1可以設(shè)置。利用前面介紹的方法設(shè)置W1為50us，D1為0 us。由此產(chǎn)生了兩路脈沖到達時間相同的雷達信號，采集的實域波形如圖8所示：

圖8、脈沖到達時間相同的兩路常規(guī)脈沖信號

當D1＝20 us時，采集的實域波形如圖9所示，示波器通道1顯示的是信號源B的輸出波形，從圖中可以看出，其脈沖到達時間比通道2的脈沖信號延遲了20 us：

圖9、脈沖到達時間相差20 us的兩路常規(guī)脈沖信號

由此可見，兩臺信號源產(chǎn)生的常規(guī)脈沖信號的脈沖到達時間是可以隨意調(diào)整的。

三、問題與改進

1、在前面設(shè)置載頻信號的相位偏移時，提到過"Zero Display"選項，它的設(shè)置可以使信號源B（副源）相對于信號源A的相位差顯示歸零。這里的問題是：用戶如何知道兩個信號的相位差什么時候真正為零？用戶何時做"Zero Display"這個操作？下面我們提供兩個可行的方法。對于低頻信號，可以用示波器直接采集實域波形信號，利用示波器的測量功能作為指示，調(diào)整信號源B的相位偏移"Phase Offset"。當兩路信號相位一致后按"Zero Display"進行顯示歸零操作。對于高頻信號，需要借助于一個該頻段的功分器和一臺頻譜儀。把兩路信號分別接到功分器的分路端，把功分器的合路端輸出接到頻譜儀。調(diào)節(jié)的信號源B的相位偏移"Phase Offset"，頻譜儀上接收到的信號幅度會產(chǎn)生變化。我們按照上面的連接做了實驗，當兩個信號相位相同時，頻譜儀接收到的信號功率比單個信號的信號功率大6dB，也就是相關(guān)信號疊加后輸出信號功率比單個信號輸出功率大4倍。當兩個信號相位相差180°時，頻譜儀接收到的信號功率比單個信號的信號功率小20dB左右，也就是信號輸出大部分都被抵消了。利用這個性質(zhì)，可以通過細微調(diào)節(jié)信號源B的相位偏移，使得頻譜儀接收到的信號功率最小，然后在此基礎(chǔ)上設(shè)置相位偏移增加180度，此時可對信號源B的相位顯示進行歸零操作。通過上面兩個方法，利用輔助儀器，實現(xiàn)了調(diào)整兩路相參信號相位差為零的操作，在此基礎(chǔ)上可隨意設(shè)置兩路相參信號的相位差。

2、在脈沖到達時間差的設(shè)置實驗中，當提高示波器掃描速度，把時基設(shè)置為50ns/格，如圖10所示。可以看出，盡管D1＝0 us時（參考圖8所示），兩路信號的脈沖到達時間還是有微小的差別，信號源B的脈沖到達時間滯后于信號源A的脈沖到達時間225ns，產(chǎn)生這個滯后的原因是由信號源自身決定的，我們不得而知，但B信號是由A信號觸發(fā)產(chǎn)生的，B信號滯后于A信號是可以理解的。同時，由于B信號的延遲參數(shù)D1不能設(shè)置為負數(shù)，最小只能為零，所以通過這種方法我們就不能得到到達時間完全相同的兩路脈沖信號。

圖10、時基減小后觀察脈沖到達時間相同的兩路信號

下面，提供一種設(shè)置方法可以解決這個問題。我們不改變上面的所有設(shè)置，只是設(shè)置信號源B為下降延觸發(fā)，即當接收到信號源A的視頻信號的下降延時開始觸發(fā)。同時設(shè)置脈沖延時D1= 200－50－0.225 = 149.775us，就可以產(chǎn)生到達時間嚴格相同的兩路常規(guī)脈沖信號，設(shè)置方法為：按"Modulation"鍵，選擇"Pulse"選項，使其軟開關(guān)顯示為按下狀態(tài)。按下方的"More"鍵后選擇"Trigger..."，然后選擇"Trigger↓"，D1的設(shè)置方法前面已經(jīng)說過了，這里就不再贅述。采集到的實域波形如圖11所示。

圖11、設(shè)置下降延觸發(fā)，D1=149.775us的兩路脈沖信號，觀察其脈沖前延

從圖11可以看出，由于兩路信號射頻的相位差為0o，脈沖的到達時間又嚴格相等，所以脈沖的前沿幾乎是完全相同的。在此基礎(chǔ)上，我們還可以任意改變其相位差和脈沖到達時間差，滿足不同測試和測量的需求。