Для разработки, производства, ремонта радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) инженеру необходимо иметь в своем распоряжении источник тестовых сигналов. В большинстве случаев, в этом качестве используется генератор радиочастотных сигналов. Поскольку современная РЭА постоянно усложняется, функциональная насыщенность генератора, многоплановость его использования позволит рациональнее в техническом и финансовом планах организовать рабочее место, что, в итоге, позволит быстро завершить упомянутые работы.
Ведущие китайские компании RIGOL и NOSEAN предлагают генераторы РЧ-сигналов для формирования немодулированных электромагнитных колебаний и электромагнитных колебаний с модуляцией разных видов. Принцип действия генераторов основан на синтезе синусоидального сигнала, синхронизованного с опорным стабильным по частоте внутренним или внешним задающим генератором.
Изделия обладают превосходными техническими характеристиками и широкими функциональными возможностями, к числу которых относятся:
- широкополосность;
- высокая амплитудная стабильность в диапазоне рабочей частоты;
- большой динамический диапазон;
- низкий уровень фазового шума;
- поддержка внутренних и внешних источников формирования модулированных сигналов АМ, ЧМ, ФМ, ИМ, IQ;
- коммуникационные интерфейсы USB, LAN, GPIB;
- встроенный электронный аттенюатор;
- многоканальность (NOSEAN);
- формирование импульсных последовательностей и т.д.
В настоящее время наиболее востребованными являются генераторы серий DSG800/DSG800A, DSG3000B, MSG5000.
Рис.1а DSG836 - вид спереди Рис.1б DSG836 - вид спереди
Бюджетные одноканальные генераторы РЧ-сигналов серии DSG800/DSG800A (рис. 1а,б), по сравнению с аналогами от других производителей, имеют компактные габариты, малый вес и конкурентные электрические характеристики:
- диапазон рабочей частоты: до 3,6 ГГц;
- разрешение по частоте: 0,01 Гц;
- низкий уровень фазовых шумов: ≤112 дБн/Гц;
- устанавливаемый уровень выходного сигнала: –110…20 дБм;
- неравномерность АЧХ (тип.): 0,5 дБ;
- высокая стабильность параметров выходного сигнала во времени (рис. 2).
Рис.2 .
В приборах имеется поддержка модуляции следующих типов: АМ, ЧМ, ФМ, импульсная (опц.), векторная IQ (модели с суффиксом «А») от внутренних и внешних источников модулирующего сигнала. Коммуникационные интерфейсы USB и LAN предназначены для дистанционного управления генераторами, объединения в измерительные комплексы. Расширение возможностей DSG800 реализуется установкой дополнительных опций, к которым относятся: DSG800-PUM – импульсная модуляция, генератор импульсов и DSG800-PUG – генератор импульсных последовательностей. Активация DSG800-PUG автоматически подключает функционал DSG800-PUM.
Подробнее рассмотрим внешний вид генераторов DSG800/A, который во многом определяет его функциональные возможности.
На передней панели расположены органы управления генератором:
- клавиша восстановления предварительных установок: для возврата к заводским или пользовательским настройкам;
- клавиша управления меню: для переключения дисплея, перелистывания меню и выбора его соответствующего пункта;
- функциональные клавиши: для настройки частотных параметров FREQ, амплитудных параметров LEVEL, типа установки, способа и режима развертки SWEEP, настройки параметров модуляции и установки параметров импульсного генератора MOD;
- клавиши цифровой клавиатуры: для ввода цифр и букв;
- поворотный энкодер: для изменения при настройке, значения на курсоре, значения параметра на текущем шаге, выбора символов при редактировании, выбора текущего файла или каталога при сохранении данных;
- клавиши управления курсором/клавиши направления (влево/вправо): для редактирования параметра и перемещения курсора на указанную цифру, для открытия или свертывания выбранной папки в функции «Сохранение», для выбора символа при редактировании имени файла, для переключения параметров в меню отображения информации;
- клавиша Step: для установки шага текущего выбранного параметра;
- клавиша управления электропитанием;
- клавиша сохранения и вызова данных: для сохранения и использования данных и файлов разных типов;
- клавиша установки системных параметров: для установки системно значимых параметров (языка меню, конфигурации по предустановленным параметрам, настройки интерфейсов ввода/вывода, установок дисплея, даты и времени, опций, возврата к заводским настройкам);
- клавиши управления выходом: включение/отключение РЧ-сигнала на выходе RF/on, управление выходом модуляции (вкл./выкл.);
- клавиша вызова встроенной системы помощи;
- клавиша Exit: для выхода из текущего состояния, меню, а также для возврата в режим локального управления при удаленном подключении.
Сигнальные разъемы передней панели представлены разъемом N-male – выходом РЧ-сигнала RF OUTPUT 50Ω, разъемом BNC-female – выходом встроенного генератора сигналов модуляции LF с диапазоном рабочей частоты 0–200 кГц (sin), разрешением по частоте 0,01 Гц, амплитудой выходного сигнала 0~3 В, изменяемой постоянной составляющей - 3 В ~ + 3 В.
На задней панели прибора расположены следующие разъемы BNC-female:
- PULSE IN/OUT: разъем ввода/вывода модулирующего сигнала импульсной модуляции, вывода одиночных импульсов и последовательности импульсов;
- EXT MOD IN: разъем внешнего модулирующего сигнала АМ, ЧМ, ФМ;
- SIGNAL VALID: разъем контроля эффективности выходного сигнала, на который выводится синхронизующий импульсный сигнал, указывающий на состояние выходного РЧ-сигнала;
- TRIGGER IN: разъем сигнала внешнего запуска;
- Q OUT, I OUT, Q IN, I IN: разъемы ввода/вывода векторных IQ-сигналов (для моделей с суффиксом «А»);
- 10MHz OUT, 10MHz IN: разъемы выхода и входа сигнала опорной частоты. В базовой комплектации установлен термокомпенсированный источник опорной частоты, опционально – термостатированный.
- LXI: коммуникационный разъем Ethernet RJ-45 для подключения генератора РЧ-сигнала к компьютеру или локальной сети для дистанционного управления в соответствии со стандартом LXI Core 2011 Device Standard, поддержка режимов WebServer, Socket и других режимов дистанционного управления;
- USB2.0 device B plug: коммуникационный разъем для подключения прибора к компьютеру для дистанционного управления, поддержка протокола USBTMC;
- USB2.0 host A plug: коммуникационный разъем для подключения запоминающего USB-устройства для обновления системы или сохранения состояния системы;
- разъем подключения питания: 100–240 В, 45–400 Гц.
Все генераторы NOSEAN от RIGOL оснащены резиновыми угловыми амортизирующими накладками, которые существенно повышают ударопрочность приборов.
Компактный размер приборов по ширине ½U позволяет установить два прибора DSG800/A в одном ряду слота стойки 19”.
Приборы DSG800/A предназначены для использования в учебных процессах, разработке, связи, контрольно-измерительных комплексах на производстве, техническом обслуживании и т.д.
В семейство DSG800/A входят шесть моделей: DSG815, DSG830, DSG821, DSG821A, DSG836, DSG836A, различающихся полосой пропускания 1,5/3,0/2,1/3,6 ГГц и возможностью поддержки IQ-модуляции, соответственно.
На момент написания этого материала модели DSG815 и DSG830 были внесены в Госреестр средств измерений.
Дальнейшим развитием одноканальных генераторов РЧ-сигналов от RIGOL является семейство DSG3000B (рис. 3а,б).
Рис.3а DSG3136B-IQ - вид спереди Рис.3б DSG3136B-IQ - вид задней панели
По сравнению с предыдущим семейством, ширина прибора DSG3000B при той же высоте корпуса в два раза больше. Соответственно, появилась возможность расширить функциональные возможности прибора и оснастить переднюю панель дополнительными клавишами управления.
На панель управления были добавлены:
- в наборе функциональных (MENUS) клавиш – установка параметров амплитудной модуляции АМ, установка параметров частотной и фазовой модуляции FM/PM, установка параметров импульсной модуляции PM, установка параметров векторной IQ-модуляции и генератора импульсов, установка параметров НЧ-выхода – LF/AUX;
- в наборе клавиш управления курсором/клавиши направления появились две клавиши – вверх/вниз;
- в поле клавиш цифровой клавиатуры – ввод символов, параметров, единиц измерения ENTER, удаления символов, параметров BACK;
- клавиша включения/выключения НЧ-выхода LF OUTPUT.
Разъем входа внешнего модулирующего АМ-, ЧМ-, ФМ-сигнала EXT MOD INPUT был перенесен с задней на переднюю панель.
Набор разъемов на задней панели DSG3000B аналогичен DSG800/A (за исключением EXT MOD INPUT), появилась отдельная клемма заземления.
В семейство DSG3000B входят четыре модели: DSG3065B, DSG3065B-IQ, DSG3136B, DSG3136B-IQ, различающиеся полосой пропускания 6,5/13,6 ГГц и возможностью поддержки IQ-модуляции, соответственно.
Отличительной особенностью DSG3000B является широкий динамический диапазон устанавливаемых уровней выходного сигнала (рис. 4).
Рис.4
Функциональные возможности DSG3000B расширяются, если установить опцию DSG3000B-PUG. В этом случае прибор позволяет генерировать импульсы, их последовательности и вводить импульсную модуляцию.
Для генераторов семейств DSG800/A и DSG3000B имеются руководства пользователя на русском языке.
Новым, топовым, семейством генератров РЧ/МВ-сигналов является MSG5000 NOSEAN. Конкурентными преимуществами этой серии являются многоканальность (независимые каналы), сверхширополосность и низкий уровень фазового шума. Внешний вид MSG5000 показан на рис. 5а,б.
Рис.5а MSG5208 - вид спереди Рис.5б MSG000 - вид задней панели.
Высокая воздухопрозрачность передней и задней панелей обеспечивает эффективную вентиляцию прибора и исключает перегрев при монтаже нескольких MSG5000 в одну стойку.
Количество выходных разъемов на передней панели в зависимости от выбранной модели является четным и изменяется в диапазоне 2–8 с шагом 2. Тип выходного разъема RF 50 Ω – 3,5 мм, male. Номера разъемов промаркированы цифрами, окантовки нанесены разными цветами. Каждая канальная группа также включает в себя следующие SMB male-разъемы:
- TRIGGER, VALID, PULSE (IN/OUT): с аналогичным функционалом, описанным для предыдущих семейств;
- SWEEP: выход сигнала развертки.
У MSG5000 отсутствует кнопочная клавиатура. Для управления прибором используется сенсорный 3,5-дюймовый дисплей, а дистанционное управление с ПК осуществляется с помощью SCPI-команд, Web-browser. Под дисплеем находяся два USB3.0 HOST-порта и клавиша включения электропитания. Для отображения информации о текущих настройках к генератору можно подключить внешний монитор, планшет, проектор.
На заднюю панель выведены:
- EXT MOD IN: BNC-female разъем входа модуляционного сигнала;
- 10 MHz IN: BNC-female разъем подачи сигнала внешнего опорного генератора;
- 10 MHz OUT: BNC-female выходной разъем внутреннего опорного генератора;
- 4.8 GHz IN: SMA-female разъем ввода внешней опорной частоты 4,8 ГГц;
- 4.8 GHz OUT: SMA-female разъем вывода внутреннй опорной частоты 4,8 ГГц;
- клемма заземления прибора;
- USB DEVICE: для внешнего управления прибором, два разъема USB3.0 HOST – для подключения внешних накопителей для обновления системы, сохранения настроек, sweep-листов;
- LAN: разъем RJ-45 – Ethernet LXI Device 2011, поддержка управления прибором через веб-сервер;
- HDMI: разъем для подключения внешнего монитора, проектора;
- OCXO: слот для установки термостатированного генератора опорной частоты (опция OCXO-D08) на заводе-производителе по предварительному заказу.
Отличительной особенностью серии MSG5000 является очень низкий уровень фазового шума – менее –133 дБн/Гц на частоте 1 ГГц при отстройке 10 кГц (рис. 6).
В семейство MSG5000 входят восемь моделей: MSG5122, MSG5124, MSG5126, MSG5128, MSG5202, MSG5204, MSG5206, MSG5208, различающихся полосой пропускания 12/20 ГГц и количеством выходных каналов 2/4/6/8, соответственно.
Ряд функций активируется дополнительными опциями:
- MSG5000-PUL: импульсная модуляция;
- MSG5000-PUG: генератор последовательностей импульсов;
- MSG5000-AMD: аналоговые виды модуляции АМ, ЧМ, ФМ.
Основные технические характеристики рассмотренных выше генераторов сведены в таблицу.
Таблица. Основные технические характеристики рассмотренных выше генераторов
|
Серии генераторов РЧ/МВ-сигналов |
DSG800/A | DSG3000B | MSG5000 |
|
Диапазон рабочей частоты |
9 кГц ~ 1,5 ГГц 9 кГц ~ 2,1 ГГц 9 кГц ~ 3,0 ГГц 9 кГц ~ 3,6 ГГц |
9 кГц ~ 6,5 ГГц 9 кГц ~ 13,6 ГГц |
9 кГц ~ 12 ГГц 9 кГц ~ 20 ГГц |
|
Количество выходных РЧ-каналов |
1 |
1 |
2/4/6/8 |
|
Уровень фазовых шумов (тип.) |
≤112 дБн/Гц@20 кГц@1 ГГц |
≤116 дБн/Гц@20 кГц@1 ГГц |
≤133 дБн/Гц@10 кГц@1 ГГц |
|
Диапазон установки макс. уровня выходного РЧ-сигнала |
–110 ~ +13 дБм |
–130 ~ +27 дБм |
–30 ~ +25 дБм |
|
Абсолютная неопределенность уровня (тип.) в диапазоне рабочей частоты |
±0,5 ~ ±0,7 дБ |
±0,5 ~ ±0,7 дБ |
±0,5 ~ ±1,1 дБ |
|
Шаг установки частоты |
0,01 Гц |
0,01 Гц |
0,01 Гц |
|
Шаг установки выходного уровня |
0,01 дБ |
0,01 дБ |
0,01 дБ |
|
Уровень гармонических составляющих в диапазоне рабочей частоты |
–30 дБн |
–30 дБн |
–50 ~ –30 дБн |
|
Уровень негармонических составляющих в диапазоне рабочей частоты (тип.) |
–70 ~ –64 дБн |
–70 ~ –52 дБн |
–70 ~ –57 дБн |
|
Виды поддерживаемой модуляции |
АМ/ЧМ/ФМ ИМ (опц.) IQ (для А-моделей) |
АМ/ЧМ/ФМ ИМ (опц.) IQ (для IQ-моделей) |
АМ/ЧМ/ФМ/ИМ (опц.) |
|
Коммуникационные интерфейсы |
USB2.0 HOST USB2.0 DEVICE LAN LXI-C 2011 Device 10/100Base SCPI |
USB2.0 HOST, USB2.0 DEVICE LAN LXI-C 2011 Device 10/100Base, SCPI GPIB (опц.) |
USB3.0 HOST – 4 шт. USB3.0 DEVICE – 1 шт. LAN LXI-C 2011 Device –T 10/100/1000Base-T, SCPI, HDMI 1.4, GPIB (опц.) |
|
Встроенный электронный аттенюатор |
да |
да |
нет |
|
Вход внешней синхронизации |
BNC-female |
BNC-female |
SMB-male |
|
Вход/выход опорного генератора 10 МГц |
BNC-female/BNC-female |
BNC-female/BNC-female |
BNC-female/BNC-female |
|
Вход/выход опорной частоты 4,8 ГГц |
нет |
нет |
SMA-female/SMA-female |
|
Выходной разъем(ы) |
N-female |
N-female |
3,5 мм, male |
|
Функциональные возможности |
- генератор РЧ-сигнала; - генератор импульсов; - генератор импульсных последовательностей; - модулятор АМ, ЧМ, ФМ, ИМ, IQ («A») внутр./внешн. |
- генератор РЧ-сигнала; - генератор импульсов; - генератор импульсных последовательностей; - модулятор АМ, ЧМ, ФМ, ИМ, IQ («-IQ») внутр./внешн. |
- генератор РЧ-сигнала; - генератор импульсов; - генератор импульсных последовательностей; - модулятор АМ, ЧМ, ФМ, ИМ внутр./внешн. |
|
Размер дисплея по диагонали |
3,5 дюйма |
4,3 дюйма |
3,5 дюйма, сенсорный |
|
Разрешение дисплея |
320×240 точек |
480×272 точек |
480×320 точек |
|
Электропитание |
220 В/50 Гц |
220 В/50 Гц |
220 В/50 Гц |
|
Максимальная потребляемая мощность |
60 Вт |
100 Вт |
650 Вт |
|
Габариты |
261,5×112×318,4 мм |
364×112×420 мм |
435×88×486,3 мм |
|
Масса |
4,2 кг |
7,61 кг, 8,03 кг (-IQ) |
<14 кг |
Приведем несколько вариантов применения генераторов РЧ-сигналов DSG800/A, DSG3000B, MSG5000.
1. Эмуляция гетеродина: немодулированный сигнал с выхода генератора подается на вход LO IN смесителя. Возможные области применения: научные исследования и разработки, моделирование форм сигналов.
2. Определение чувствительности приемника – сигнал минимального уровня с выхода генератора подается на вход RF IN смесителя. Возможные области применения: радиосвязь, радиолокация.
3. Формирование одиночных импульсов, импульсных последовательностей. Возможные области применения: радиолокация, спутниковая связь.
4. Измерение нелинейных характеристик усилителей мощности путем сложения сигналов двух генераторов/выходов многоканального генератора на пассивном сумматоре и дальнейшей подачи этих сигналов на вход усилителя мощности. По уровеню интермодуляционных искажений на выходе можно судить о нелинейности исследуемого устройства.
5. Генерация цифровых сигналов приборами DSG800A и DSG3000B-IQ для предварительного тестирования разрабатываемых устройств связи.
6. Квантовые вычисления, генерация радиолокационных сигналов, MIMO, ЭМС для генераторов MSG5000 (благодаря таким свойствам как высокая стабильность сигналов, точность установки выходного уровня, фазокогерентность каналов, широкий динамический диапазон.
Подытоживая приведённый обзор генераторов РЧ/МВ-сигналов NOSEAN от RIGOL, приходим к очевидному выводу, что рассмотренные приборы являются современными изделиями с высокой функциональной насыщенностью, электрическими параметрами на уровне ведущих мировых производителей. Рекомендуем эти приборы к эксплуатации в разных приложениях.
Будем рады ответить на все технические и организационные вопросы по электронной почте и рабочим телефонам, указанным на сайте www.rigol-shop.ru.
Литература
1. Материалы с сайта rigol.com.
2. Материалы с сайта rigol-shop.ru.
3. RIGOL DSG800 Series RF Signal Generator DSR02100-2019-08.
4. RIGOL DSG3000B Series RF Signal Generator DSR01100-2020-08.
5. RIGOL DSG5000 Series Microwave Signal Generator Data Sheet DSR04100-1110 Jun. 2022.