Эта статья может быть интересна только владельцам (и думающих таковыми стать) прибора SARK-110, а также тем, кто эксплуатирует или собирается применить DDS AD9911.

SARK-110 в режиме генератора

Цель работы

SARK-110 может работать в режиме генератора высокой частоты в диапазоне 0,1 ... 230 МГц. Такой генератор в лаборатории радиолюбителя нужен едва ли не чаще, чем антенный анализатор (снять частотную характеристику, померить чувствительность, избирательность, использовать как радио маячок при настройке подавления заднего лепестка направленной антенны, и т.п).

В этой статье приводятся экспериментальные данные качества работы SARK-110 в режиме генератора высокой частоты.

Оборудование

Для анализа спектра использовался профессиональный анализатор Agilent N1996A:

Для сравнения применялся профессиональный генератор Agilent N5181A:

Результаты управления амплитудой

Начал с управления амплитудой, т.е. потенциально это слабое место: затухание вводится не резистивным аттенюатором, а электронно, изменением усиления. Итак, смотрим управление амплитудой. На всех скриншотах этого раздела частота генерации 10 MHz.

Максимальный уровень составил - 3 dBm (положение маркера отмечено розовым в верхнем правом углу):

Уровень - 10 dBm:

Уровень - 13 dBm:

Уровень - 23 dBm:

Уровень - 33 dBm:

Уровень - 43 dBm:

Уровень - 53 dBm:

Уровень - 63 dBm:

Уровень - 73 dBm:

Выводы по вышеприведенным скриншотам:

  1. Заявленная амплитуда устанавливается с точностью не хуже 1 dB. Очень достойный результат.

  2. Уровень выходного сигнала в положении Max составляет - 3 dBm.

  3. Высшие гармоники при уровнях от -3 dBm до - 43 dBm подавлены более, чем на 50 дБ, что также весьма высокий результат.

  4. А вот при уменьшении сигнала до -53 dBm и далее третья гармоника перестает падать и остается на уровне около -90 dBm. Поэтому разница между этой гармоникой и полезным сигналом уменьшается, вплоть до 17 dB (а это мало) при выходном уровне - 73 dBm.

  5. Чтобы избежать уменьшения подавления гармоник с уменьшением амплитуды надо использовать внешние резистивные аттенюаторы. Например, три по 20 dB. Они же обеспечат минимальный сигнал генератора 0,05 uV, что позволит тестировать любые приемники. Но надо иметь в виду, что хорошие аттенюаторы с полосой до сотен мегагерц довольно дорогие.

Измерение спектра на одной частоте

При использовании генератора для измерений избирательности приемников важное значение имеет чистота спектра, т.е. подавление гармоник и паразитных составляющих. Поскольку всё познается в сравнении, то сравним спектры нашего SARK-110 и дорогого профессионального генератора Agilent N5181A при частоте генерации 10 MHz и уровне выходного сигнала - 10 dBm.

Чтобы увидеть все нюансы, сделаем это в разных полосах: 50 MHz ( от 5 до 55 MHz (чтобы видеть гармоники вплоть до 5-й), 1 MHz (от 9,5 до 10,5 MHz, чтобы видеть спектр фазового шума) и 50 kHz (от 9,975 до 10,025 MHz, чтобы видеть шум при малых расстройках).

SARK-110, полоса 50 MHz:

Agilent N5181A, полоса 50 MHz:

SARK-110, полоса 1 MHz:

Agilent N5181A, полоса 1 MHz:

SARK-110, полоса 50 kHz:

Agilent N5181A, полоса 50 kHz:

Выводы по вышеприведенным скриншотам:

  1. Уровень паразитных составляющих в спектре у SARK-110 фактически точно такой же, как и у дорогого профессионального генератора Agilent N5181A.

  2. Единственная проблема SAKK-110 в этих измерениях - неточная установка частоты (см. предпоследний скриншот, частота 9999,6 kHz вместо положенных 10000,0 kHz) связана с установкой частоты внутреннего кварцевого генератора и полностью устранятся штатной процедурой калибровки частоты опорного генератора.

Измерение спектра на разных частотах

Посмотрим как выглядит выходной спектр генератора на разных частотах. Уровень выходного сигнала на всех скриншотах этого раздела уставлен на - 10 dBm.

 

Частота 1 MHz, полоса от 0,5 MHz до 5 MHz:

Частота 1 MHz, полоса от 1 MHz до 2 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

Получаем, что на частоте 1 MHz, выходной уровень соответствует установленному, а подавление гармоник и паразитных составляющих превышает 50 dB. Это очень хорошая цифра для высокочастотного широкополосного генератора. Если кто-то еще помнит про усилители низкой частоты и искажения в них, то подавление 50 dB соответствует уровню нелинейных искажений менее 0,3%. Но у нас это не на килогерцах, а на высокой частоте.

 

Частота 10 MHz, полоса от 5 MHz до 50 MHz:

Частота 10 MHz, полоса от 9 MHz до 11 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 10 MHz, выходной уровень соответствует установленному, а подавление гармоник и паразитных составляющих превышает 50 dB.

 

Частота 20 MHz, полоса от 15 MHz до 100 MHz:

Частота 20 MHz, полоса от 19 MHz до 21 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 20 MHz, выходной уровень соответствует установленному, а подавление гармоник и паразитных составляющих превышает 50 dB.

 

Частота 30 MHz, полоса от 25 MHz до 150 MHz:

Частота 30 MHz, полоса от 29 MHz до 31 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 30 MHz, выходной уровень соответствует установленному, а подавление гармоник и паразитных составляющих превышает 50 dB.

 

Частота 50 MHz, полоса от 45 MHz до 250 MHz:

Частота 50 MHz, полоса от 49 MHz до 51 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 50 MHz, выходной уровень соответствует установленному, а подавление гармоник и паразитных составляющих превышает 50 dB.

 

Частота 100 MHz, полоса от 90 MHz до 500 MHz:

Частота 100 MHz, полоса от 97,5 MHz до 102,5 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 100 MHz, выходной уровень соответствует установленному. Подавление второй гармоники уменьшается до 49 dB, а паразитных составляющих вблизи основной частоты -- до 42 dB. Это, хотя и хуже, чем 50 dB на более низких частотах, но все равно очень пристойная цифра.

 

Частота 150 MHz, полоса от 140 MHz до 750 MHz:

Частота 150 MHz, полоса от 147,5 MHz до 152,5 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 150 MHz, выходной уровень чуть ниже установленного : - 11 dBm по факту вместо установленных - 10 dBm Подавление второй гармоники снова превышает 50 dB, а вот паразитные составляющие вблизи основной частоты растут дальше, до - 38 dB.

 

Частота 200 MHz, полоса от 140 MHz до 1000 MHz:

Частота 200 MHz, полоса от 197,5 MHz до 202,5 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 200 MHz, выходной уровень уже ощутимо ниже установленного : - 12,86 dBm по факту вместо установленных - 10 dBm Подавление второй гармоники 38 dB, а вот паразитные составляющие вблизи основной частоты растут до - 30 dB.

 

Частота 200 MHz, полоса от 140 MHz до 1000 MHz:

Частота 200 MHz, полоса от 197,5 MHz до 202,5 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 200 MHz, выходной уровень уже ощутимо ниже установленного : - 12,86 dBm по факту вместо установленных - 10 dBm Подавление второй гармоники 38 dB, а вот паразитные составляющие вблизи основной частоты растут до - 30 dB.

 

Предельная частота 230 MHz, полоса от 200 MHz до 1200 MHz:

Предельная частота 230 MHz, полоса от 227,5 MHz до 232,5 MHz (смотрим паразитные составляющие вблизи основной частоты):

На частоте 230 MHz, выходной уровень намного ниже установленного : - 15,13 dBm по факту вместо установленных - 10 dBm. Подавление второй гармоники возрастает до 55 dB, а паразитные составляющие вблизи основной частоты - 35 dB.

Выводы по измерениям спектра на разных частотах:

  1. В полосе 0,1 ... 50 MHz паразитные составляющие ослаблены более чем на 50 dB, а выходная амплитуда соответствует установленному уровню от - 10 dBm и ниже.

  2. В полосе 100 .... 150 MHz подавление паразитных составляющих снижается до 40 dB (падает с частотой). Амплитуда при установках от - 10 dBm и ниже почти соответствует установленной (погрешность в минус до 1 dB).

  3. В полосе 180 .... 230 MHz подавление паразитных составляющих снижается до 30 dB (падает с частотой). Реальная амплитуда при установках - 10 dBm и - 13 dBm получается меньше установленной на несколько dB (до 5, ошибка растет с частотой).

 

Общие выводы и рекомендации

  1. В полосе от 0,1 до 50 MHz и при установках выходной амплитуды от - 10 dBm до -43 dBm параметры генератора SARK-110 соответствуют профессиональному прибору: малые фазовые шумы, низкий уровень паразитных составляющих (ниже - 50 dB), точная установка амплитуды.

  2. При повышении частоты до 150 MHz и при снижении уровня до - 53 dBm параметры генератора SARK-110 хотя и снижаются, но остаются на уровне просто хорошего лабораторного генератора: паразитные составляющие ниже - 40 dB относительно основного колебания, погрешность установки амплитуды до - 1 dB.

  3. На верхнем краю своей полосы (170 ... 230 MHz) уровень паразитных составляющих растет до - 30 dB, а мощности генератора не хватает, чтобы "вытягивать" верхние пределы установки амплитуды - 10 dBm и -13 dBm.

  4. Стабильность частоты по принципу работы DDS соответствует стабильности опорного кварцевого генератора. Точность установки частоты во всем диапазоне 1 Hz (тоже просто по принципу работы).

 

Вывод: SARK-110 может работать как хороший генератор (и это еще при наших измерениях мы не вспоминали о его способности линейного и логарифмического качания частоты, а это тоже дорогого стоит). Чтобы превратить его в серьезный профессиональный генератор необходимо использовать внешние резистивные аттенюаторы (набор фиксированных, или переключаемый) с суммарным ослаблением не менее 60 dB.



Bonn 07.05.2014

На главную - Main page