Прогресс
в развитии полупроводниковых приборов не обходит стороной ВЧ и СВЧ приложения
Гордон Мур
прославился тем, что ещё в 1965
году предсказал удвоение числа транзисторов в ИС высокой степени интеграции
примерно каждые два года. И хотя применение этого закона к процессорам и памяти
хорошо известно, возможно, лишь инженеры, занимающиеся ВЧ и СВЧ оборудованием,
вспоминают другое предсказание, сделанное Муром в той же статье: «Уровень интеграции
линейных систем, в отличие от цифровых, будет меняться не столь радикально».Комбинированные ИС
Хотя количественно оценить этот процесс достаточно сложно, но, судя по всему, прогресс комбинированных аналого-цифровых ИС находится где-то посередине: они развиваются медленнее процессоров и памяти, но быстрее, чем аналоговые интегральные схемы. Для многих из нас этот прогресс имеет очень большое значение, поскольку от аналого-цифровых (АЦП) и цифро-аналоговых (ЦАП) преобразователей зависит функциональность, скорость и гибкость цифровых устройств, применяемых в системах радиоэлектронной борьбы (РЭБ), беспроводной связи, РЛС и т.п.Замечательным примером является технология прямого цифрового синтеза частоты (DDS), которая всё шире применяется в ответственных ВЧ и СВЧ приложениях и приобретает всё большую важность. Суть DDS довольно проста, что видно из приведённой ниже структурной схемы источника сигнала.
В
технологии DDS
память и цифровой сигнальный процессор (DSP) управляют высокочастотным ЦАП, выходной
сигнал которого фильтруется для подавления гармонических и внеполосных
составляющих. Другие паразитные составляющие можно сделать изначально малыми за
счёт конструкции самого ЦАП.
Память большого объёма и быстродействующие
сигнальные процессоры (реализованные на специализированных ИС и ПЛИС)
используются для управления ЦАП уже давно. К сожалению, большинство ЦАП слишком
узкополосны для частотного синтеза, а широкополосным устройствам недостаёт
необходимой чистоты сигнала. Камнем преткновения здесь является ЦАП, способный
обеспечить характеристики высокого класса в широком ВЧ диапазоне.DDS и анализаторы спектра
Инженеры компании Keysight Technologies (ранее Agilent) понимали, что их требованиям отвечают только новые полупроводниковые технологии. Они использовали передовую кремниево-германиевую технологию BiCMOS для создания ЦАП, идеально подходящего для генератора ВЧ/СВЧ-сигналов на основе DDS. Такой генератор обладает превосходной чистотой сигнала даже в диапазоне СВЧ, как показано на приведённом ниже снимке спектра.
Синусоидальный
сигнал частотой 10 ГГц измерялся в полосе обзора 20 ГГц. Обратите внимание на непревзойденную чистоту сигнала, сформированного по технологии DDS генератором сигналов Keysight UXG.
По сравнению с традиционными
схемами на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и прямого аналогового
синтеза, технология DDS
обладает целым рядом преимуществ:- Высокая скорость перестройки частоты и амплитуды. В связи с тем, что не требуется
время установления для фильтра ФАПЧ, изменение выходного сигнала может произойти
уже в следующем периоде тактовой частоты ЦАП. В результате UXG может перестраиваться всего за 250
нс.
- Генерация нескольких когерентных сигналов одним
источником. DDS может генерировать синусоиду и
сложные или составные сигналы непрерывно или в виде переменной
последовательности. Это позволяет создавать не просто сигналы, а целые
сигнальные сценарии, что делает эту технологию очень удобной для
приложений РЭБ или имитации сигнальной среды.
- Отсутствие фазового шума ФАПЧ и необходимости
жертвовать фазовым шумом ради скорости перестройки. Системы ФАПЧ обладают широким
частотным диапазоном, высоким разрешением и хорошим качеством сигнала, но
часто реализуют высокую скорость перестройки частоты за счёт увеличения
фазового шума.
- Когерентность, непрерывность фазы и синхронизация генератора
сигналов. Несколько
сигналов одного генератора можно синхронизировать между собой любым
требуемым способом, а их коммутация может выполняться без фазовых скачков.
Система синхронизации и общая тактовая частота позволяют использовать
несколько DDS-генераторов
для простой и очень точной координации нескольких выходных сигналов.
Реализации DDS, как правило, обходятся дороже систем ФАПЧ. Тем не менее, как и предсказывал Мур, развитие технологий создаёт динамичную среду, в которой оптимальные решения со временем меняются. Совершенно ясно, что DDS будет всё чаще применяться в ВЧ измерениях, даже если это будет происходить не в полном соответствии с законом Мура.
Дополнительная информация о применении DDS в конкретных реализациях приведена на странице www.keysight.com/find/UXG и в соответствующих рекомендациях по применению, которые можно загрузить с нашего сайта.
Комментариев нет:
Отправить комментарий