שונות

מחולל אותות תדר רדיו RF

מחולל אותות תדר רדיו RF

מחוללי אותות RF, תדר רדיו, הם פריט חיוני למכשור הבדיקה לכל אזור בו נערכים בדיקות ופיתוח של RF או מיקרוגל.

מחולל אותות מיקרוגל או RF מספק מקור אות שיכול לשמש לבדיקת פעולת המעגל הנבדק או לפיתוח. שלא כמו פריטים רבים אחרים של ציוד בדיקה, מחולל האותות אינו מבצע מדידות, אלא מספק את תנאי הבדיקה הנכונים לפריטים אחרים של מכשור לבדיקה למדידת אותות הפלט מהיחידה הנבדקת.

מטרת מחולל האותות היא ליצור אות בעל מאפיינים ידועים: תדר, משרעת, אפנון וכדומה. לכן ניתן להסתכל על תגובת המעגל, לדעת בדיוק כיצד הוא מומש.

לעתים קרובות נעשה שימוש במחולל אותות RF לצד מכשירי בדיקה אחרים כמו אוסצילוסקופים, מנתחי ספקטרום, מדי הספק, מוני תדרים וכדומה.

סוגי מחולל אותות RF

ניתן לתכנן מחוללי אותות תדר רדיו במגוון דרכים. גם בהתפתחויות שנעשו במעגלים אלקטרוניים לאורך השנים, התפתחו טכניקות שונות.

היכולות של מכשירי הבדיקה הקיימים התפתחו במידה ניכרת בשנים האחרונות, אך מושגי היסוד נותרו זהים.

ניתן לומר כי קיימות שתי צורות של מחולל אותות בהן ניתן להשתמש:

  • מחוללי אותות RF הפועלים בחינם: גנרטורי RF אלה משמשים לעתים רחוקות בימינו מכיוון שתדירותם נוטה להיסחף. לפעמים מחוללי אותות פשוטים נמוכים השתמשו בטרנזיסטור אחד או שניים והיו בעלי רמת ביצועים בסיסית מאוד ועלותם הייתה משתלמת עבור נסיינים רבים. מחוללי אותות RF בסיסיים מאוד אלה נראים לעיתים נדירות בימינו.

    עם זאת, נוצרו גנרטורים RF חופשיים מתקדמים, והיתרון שלהם הוא שהאות המופק נקי מאוד ואין את רמת רעש הפאזה משני צידי האות הראשי הקיים בכמה מחוללי אות תדר רדיו אחרים.

    מחוללי אותות מסוימים השתמשו בצורה של לולאת נעילת תדרים כדי לספק אמצעי להוספת יציבות תדרים מסוימת, תוך שמירה על הרמות הנמוכות מאוד של רעש פאזה. שוב, אלה אינם שכיחים בימינו מכיוון שביצועיהם של מחוללי אותות RF המשתמשים בטכנולוגיית סינתיסייזר תדרים השתפרו במידה ניכרת.

  • מחוללי אותות תדר רדיו מסונתזים: כמעט כל מחוללי אותות התדרים המשמשים כיום משתמשים בטכנולוגיית סינתיסייזר תדרים. שימוש בטכניקה זו מאפשרת להזין תדרים ישירות ממקלדת המקשים, או באמצעות שלט רחוק והיא גם מאפשרת לקבוע את אות הפלט בצורה מדויקת מאוד. הדיוק תלוי במתנד הפניה פנימי שיכול להיות בעל רמת דיוק גבוהה מאוד, או שניתן לנעול את האות להתייחסות תדר חיצונית שיכולה להיות מדויקת ביותר.

    ישנן שתי טכניקות עיקריות המשמשות בתוך מחוללי אותות RF מסונתזים:

    • סינתיסייזר לולאה נעול שלב: משתמשים בסינתיסייזרים לולאות נעולים שלב ברוב מחוללי אותות ה- RF מכיוון שהם מאפשרים להפיק אותות בטווח רחב של תדרים עם רמה נמוכה יחסית של אותות מזויפים. טכנולוגיית סינתיסייזר לולאה נעולה שלב מפותחת ומאפשרת לייצר באמצעותם מחוללי אותות RF בעלי ביצועים גבוהים.
    • סינתיסייזר דיגיטלי ישיר, DDS: ניתן להשתמש בטכניקות סינתזה דיגיטלית ישירה במחוללי אותות RF. הם מאפשרים להשיג תוספות תדרים עדינות מאוד בקלות יחסית. עם זאת המגבלה המקסימלית של DDS נמוכה בדרך כלל בהרבה מהתדרים העליונים הנדרשים למחולל האותות, ולכן הם משמשים יחד עם לולאות נעולות פאזה כדי לתת את טווח התדרים הנדרש.

לא משנה מה סוג המתנד בו משתמשים, יציבות, בקרה, דיוק וגם רעש פאזה הם נושאים מרכזיים. עבור רבים מהדרישות של מכשירי הבדיקה של ימינו, השימוש בסינתיסייזרים תדרים אומר שהיציבות, השליטה והדיוק טובים מאוד. עם זאת רעש הפאזה יכול להיות בעיה בחלק מהיישומים.

הפעלת מחולל אותות RF

על מנת להבין את פעולתו של מיקרוגל גנרי או מחולל אותות RF כדאי להבין מה נכלל במונחי דיאגרמת בלוקים בסיסית.

בתוך מחולל אותות RF מודרני ישנם מספר בלוקים או קטעי מעגל עיקריים:

  • מַתנֵד: הבלוק החשוב ביותר בתוך מחולל האותות RF הוא המתנד עצמו. זה יכול להיות כל סוג של מתנד, אבל היום זה כמעט בוודאי נוצר מסינתיסייזר תדרים. מתנד זה ייקח פקודות מהבקר ויוגדר לתדר הנדרש.
  • מַגבֵּר: הפלט מהמתנד יזדקק להגברה. זה יושג באמצעות מודול מגבר מיוחד. זה יגביר את האות, בדרך כלל לרמה קבועה. יהיה לו לולאה סביבו כדי לשמור על רמת הפלט במדויק בכל התדרים והטמפרטורות. לולאה זו נשלטת מקרוב מכיוון שדיוק הפלט הסופי תלוי בה.
  • מַנחֵת: מחליש מונח על פלט מחולל האותות. זה משמש כדי להבטיח שמירה על עכבת מקור מדויקת, כמו גם לאפשר התאמה מדויקת של רמת הגנרטור. בפרט רמות ההספק היחסיות, כלומר בעת מעבר מרמה אחת לאחרת הן מדויקות מאוד ומייצגות את הדיוק של המחליש. ראוי לציין כי עכבת המוצא מוגדרת בצורה פחות מדויקת עבור רמות האות הגבוהות ביותר בהן הנחתה פחותה. לרוב ניתן להתאים רמות במרווחים של 0.1dB בטווח.
  • לִשְׁלוֹט: משתמשים במעבדים מתקדמים על מנת להבטיח כי מחולל אותות ה- RF והמיקרוגל קל לשליטה ומסוגל גם לבצע פקודות שלט רחוק. המעבד ישלוט בכל ההיבטים של תפעול ציוד הבדיקה. כמו כן, מסך גדול ופקדים קיימים במחוללי אותות מודרניים רבים.

פונקציות מחולל אותות RF

מחוללי אותות מיקרוגל ו- RF מסוגלים להציע מגוון גדול של פונקציות ומתקנים בימינו. אלה כוללים כמה המפורטים להלן:

  • טווח תדרים: באופן טבעי יש חשיבות עליונה לטווח התדרים של מחולל האותות RF. הוא חייב להיות מסוגל לכסות את כל התדרים שצפויים ליצור. לדוגמא כאשר בודקים מקלט בפריט ציוד, בין אם זה טלפון נייד או כל מקלט רדיו אחר, יש צורך להיות מסוגל לבדוק לא רק את תדר ההפעלה, אלא תדרים אחרים שבהם נושאים כמו דחיית תמונה וכו '.
  • רמת פלט: טווח הפלט של מחולל אותות RF ומיקרוגל נשלט בדרך כלל ברמת דיוק גבוהה יחסית. התפוקה בתוך ציוד הבדיקה עצמו נשמרת ברמה קבועה ואז עוברת דרך מחליש משתנה בדרגה גבוהה. אלה בדרך כלל עוברים כדי לתת את מידת הדיוק הגבוהה ביותר. הטווח מוגבל בדרך כלל בקצה העליון על ידי המגבר הסופי במחולל האותות RF. טווח פלט ברמה אופייני עשוי להיות -127dBm עד +7 dBm בשלבים של 0.1 dB.
  • וויסות: כמה מחוללי אותות RF או מיקרוגל כוללים מתנדים מובנים שיכולים להחיל אפנון על אות הפלט. לאחרים יש גם את היכולת ליישם אפנון ממקור חיצוני. היכולות של מחוללי אותות שונים משתנות במידה ניכרת, אך מכשירי הבדיקה בקצה העליון מציעים יכולות גבוהות מאוד.

    לדוגמא, עם פורמטים של אפנון ליישומים כמו תקשורת סלולרית שהופכים מסובכים יותר, כך שהיכולות של מחוללי אותות RF נאלצו להיות גמישים יותר, חלקם מאפשרים תבניות אפנון מורכבות כגון QPSK, QAM וכדומה. מחוללי אותות התומכים בפורמטים מורכבים של אפנון מכונים לעתים קרובות מחוללי אותות וקטוריים.

  • לִשְׁלוֹט: ישנן אפשרויות רבות לשליטה במחוללי אותות RF ומיקרוגל בימינו. אמנם הם נוטים להיות בעלי בקרות מסורתיות בלוח הקדמי, אך ישנן גם אפשרויות רבות לשליטה מרחוק. רוב הפריטים של ציוד בדיקת ספסל מעבדה מגיעים עם GPIB כסטנדרט, אך אפשרויות כגון RS-232 ו- Ethernet / LXI.

    טכנולוגיות מתלים שבהן PXI / PXI Express הוא הנפוץ ביותר היא אפשרות אחרת. PXI מבוסס סביב אוטובוס ה- PCI, אך הותאם במיוחד למכשירי בדיקה. המערכת סטנדרטית ומספר יצרנים משווקים ציוד בדיקה PXI. ניתן להשיג מגוון מחוללי אותות RF מבוססי PXI.

    עם מספר פריטים כמו אוסצילוסקופים ומנתחי ספקטרום זמינים בפורמט USB, הדבר נכון גם לגבי מחוללי אותות USB. נכון לעכשיו אין מגוון רחב של אלה זמינים. בדרך כלל מכשירי בדיקה מסוג USB מספקים את פונקציונליות הליבה של ציוד הבדיקה, אך הם מופעלים באמצעות ממשק ה- USB ומשתמשים גם בכוח העיבוד של המחשב המשויך בכדי לספק את ממשק האדם / המכונה. גישה זו מפחיתה את עלות המכשיר במידה ניכרת. אמנם מכשירי בדיקת USB רבים הם טובים מאוד - למשל ישנם בשוק אוסצילוסקופי USB מצוינים, אך יש לנקוט בזהירות כדי להבטיח שמתקבל מכשיר בדיקה באיכות הנדרשת.

  • לְטַאטֵא: עבור יישומי מחוללי אותות מסוימים יש צורך להיות מסוגל לטאטא את תדירות מחולל האותות RF. אם נדרש מתקן זה, יש לבדוק את המפרט למכשירי הבדיקה הנחשבים כלא כל מחוללי אותות ה- RF מספקים מטאטא מסוג זה, אם כי תכנות המגדיל בהדרגה את תדירות הפלט בשלבים עשוי להיות אפשרות אחת יכול להספיק.

מחוללי אותות מיקרוגל ו- RF נמצאים בשימוש נרחב במעבדות בדיקה העוסקות בציוד רדיו מכל סוג שהוא - מכשירי בדיקה אלה יכולים לשמש לכל דבר, החל בסלולר וכלה בציוד תקשורת, משדרים ומקלטים משודרים, מוצרים אלחוטיים כולל Bluetooth, Wi-Fi ועוד תקנים רבים. . עם פריטים רבים נוספים המשתמשים באותות RF ומיקרוגל, השימוש במחוללי אותות RF רק יגדל.

יש מגוון גדול של מכשירי הבדיקה הללו שזמינים ממגוון יצרנים וספקים שונים, ומחוללי אותות ה- RF השונים משתנים במידה ניכרת במפרט וביכולות שהם מציעים. העלויות יכולות להשתנות במידה ניכרת - גנרטורים RF נמוכים יכולים להיות זמינים בסביבות 100 $, עד גנרטורי הקצה העליונים שעולים מעל 50,000 $. לנוכח העלויות של מכשירי הבדיקה הללו, אפשר לקנות אותם חדשים או כמבחן משתמש שני. צִיוּד.


צפו בסרטון: נעמי רביע מכריזה על פתיחת הדירוג למצעד השנתי! (אוֹקְטוֹבֶּר 2021).