用兩臺(tái)MG3692A信號(hào)源產(chǎn)生相參信號(hào)

在高頻系統(tǒng)測(cè)量和應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用多路相參信號(hào)，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(gè)信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)分為多路，并對(duì)每路信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到每路信號(hào)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(hào)在需要的頻段內(nèi)的相位和脈沖延遲。

一、相參信號(hào)的產(chǎn)生

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

圖1 信號(hào)源的連接示意圖

然后對(duì)信號(hào)源B做如下設(shè)置：

按"Frequency"鍵（如圖2所示），選擇"Phase Offset"項(xiàng)，使其軟開(kāi)關(guān)顯示為按下?tīng)顟B(tài)。此時(shí)屏幕出現(xiàn)3個(gè)可選項(xiàng)：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(dāng)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(hào)的載頻相位

設(shè)置完畢后打開(kāi)射頻輸出，用雙通道

圖3、相位差為0o，載頻為100MHz的兩路信號(hào)

圖4、相位差為90o，載頻為100MHz的兩路信號(hào)

二、脈沖到達(dá)時(shí)間差的設(shè)置

按"Modulation"鍵，選擇"Pulse"選項(xiàng)，使其軟開(kāi)關(guān)顯示為按下?tīng)顟B(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(hào)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(gè)脈沖串，而脈沖串內(nèi)的每個(gè)脈沖的脈寬和間隔都可以獨(dú)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(shí)際工作情況，例如，雷達(dá)系統(tǒng)的多目標(biāo)回波。如果靈活地調(diào)整主源和副源的脈沖串的脈寬和時(shí)延可以產(chǎn)生更為復(fù)雜的相關(guān)信號(hào)。

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(hào)，只需要設(shè)置W1=50us就可以了，其它參數(shù)設(shè)置無(wú)效。對(duì)信號(hào)源B的設(shè)置比較復(fù)雜，需要把信號(hào)源B設(shè)置為脈寬可獨(dú)立改變的外觸發(fā)模式。按"Modulation"鍵，選擇"Pulse"選項(xiàng)，使其軟開(kāi)關(guān)顯示為按下?tīng)顟B(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(rèn)。如圖7所示：

圖7 脈沖觸發(fā)方式的設(shè)置

當(dāng)選擇"Triggered w/delay"后就把信號(hào)源設(shè)置為外部觸發(fā)模式，信號(hào)的重復(fù)周期由外部參考信號(hào)決定，但脈沖的寬度W1和脈沖的延時(shí)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(dá)時(shí)間相同的雷達(dá)信號(hào)，采集的實(shí)域波形如圖8所示：

圖8、脈沖到達(dá)時(shí)間相同的兩路常規(guī)脈沖信號(hào)

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

圖9、脈沖到達(dá)時(shí)間相差20 us的兩路常規(guī)脈沖信號(hào)

由此可見(jiàn)，兩臺(tái)信號(hào)源產(chǎn)生的常規(guī)脈沖信號(hào)的脈沖到達(dá)時(shí)間是可以隨意調(diào)整的。

三、問(wèn)題與改進(jìn)

1、在前面設(shè)置載頻信號(hào)的相位偏移時(shí)，提到過(guò)"Zero Display"選項(xiàng)，它的設(shè)置可以使信號(hào)源B（副源）相對(duì)于信號(hào)源A的相位差顯示歸零。這里的問(wèn)題是：用戶如何知道兩個(gè)信號(hào)的相位差什么時(shí)候真正為零？用戶何時(shí)做"Zero Display"這個(gè)操作？下面我們提供兩個(gè)可行的方法。對(duì)于低頻信號(hào)，可以用示波器直接采集實(shí)域波形信號(hào)，利用示波器的測(cè)量功能作為指示，調(diào)整信號(hào)源B的相位偏移"Phase Offset"。當(dāng)兩路信號(hào)相位一致后按"Zero Display"進(jìn)行顯示歸零操作。對(duì)于高頻信號(hào)，需要借助于一個(gè)該頻段的功分器和一臺(tái)頻譜儀。把兩路信號(hào)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(hào)源B的相位偏移"Phase Offset"，頻譜儀上接收到的信號(hào)幅度會(huì)產(chǎn)生變化。我們按照上面的連接做了實(shí)驗(yàn)，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)相位相同時(shí)，頻譜儀接收到的信號(hào)功率比單個(gè)信號(hào)的信號(hào)功率大6dB，也就是相關(guān)信號(hào)疊加后輸出信號(hào)功率比單個(gè)信號(hào)輸出功率大4倍。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)相位相差180°時(shí)，頻譜儀接收到的信號(hào)功率比單個(gè)信號(hào)的信號(hào)功率小20dB左右，也就是信號(hào)輸出大部分都被抵消了。利用這個(gè)性質(zhì)，可以通過(guò)細(xì)微調(diào)節(jié)信號(hào)源B的相位偏移，使得頻譜儀接收到的信號(hào)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(shí)可對(duì)信號(hào)源B的相位顯示進(jìn)行歸零操作。通過(guò)上面兩個(gè)方法，利用輔助儀器，實(shí)現(xiàn)了調(diào)整兩路相參信號(hào)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(hào)的相位差。

2、在脈沖到達(dá)時(shí)間差的設(shè)置實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)提高示波器掃描速度，把時(shí)基設(shè)置為50ns/格，如圖10所示?？梢钥闯?，盡管D1＝0 us時(shí)（參考圖8所示），兩路信號(hào)的脈沖到達(dá)時(shí)間還是有微小的差別，信號(hào)源B的脈沖到達(dá)時(shí)間滯后于信號(hào)源A的脈沖到達(dá)時(shí)間225ns，產(chǎn)生這個(gè)滯后的原因是由信號(hào)源自身決定的，我們不得而知，但B信號(hào)是由A信號(hào)觸發(fā)產(chǎn)生的，B信號(hào)滯后于A信號(hào)是可以理解的。同時(shí)，由于B信號(hào)的延遲參數(shù)D1不能設(shè)置為負(fù)數(shù)，最小只能為零，所以通過(guò)這種方法我們就不能得到到達(dá)時(shí)間完全相同的兩路脈沖信號(hào)。

圖10、時(shí)基減小后觀察脈沖到達(dá)時(shí)間相同的兩路信號(hào)

下面，提供一種設(shè)置方法可以解決這個(gè)問(wèn)題。我們不改變上面的所有設(shè)置，只是設(shè)置信號(hào)源B為下降延觸發(fā)，即當(dāng)接收到信號(hào)源A的視頻信號(hào)的下降延時(shí)開(kāi)始觸發(fā)。同時(shí)設(shè)置脈沖延時(shí)D1= 200－50－0.225 = 149.775us，就可以產(chǎn)生到達(dá)時(shí)間嚴(yán)格相同的兩路常規(guī)脈沖信號(hào)，設(shè)置方法為：按"Modulation"鍵，選擇"Pulse"選項(xiàng)，使其軟開(kāi)關(guān)顯示為按下?tīng)顟B(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(shuō)過(guò)了，這里就不再贅述。采集到的實(shí)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(hào)，觀察其脈沖前延

從圖11可以看出，由于兩路信號(hào)射頻的相位差為0o，脈沖的到達(dá)時(shí)間又嚴(yán)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(dá)時(shí)間差，滿足不同測(cè)試和測(cè)量的需求。