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.
Для анализа спектра использовался профессиональный анализатор Agilent N1996A:
Для сравнения применялся профессиональный генератор Agilent N5181A:
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:
Заявленная амплитуда устанавливается с точностью не хуже 1 dB. Очень достойный результат.
Уровень выходного сигнала в положении Max составляет - 3 dBm.
Высшие гармоники при уровнях от -3 dBm до - 43 dBm подавлены более, чем на 50 дБ, что также весьма высокий результат.
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.
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.
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:
Уровень паразитных составляющих в спектре у SARK-110 фактически точно такой же, как и у дорогого профессионального генератора Agilent N5181A.
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.
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:
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.
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).
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).
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.
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.
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.
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