泰克 AWG5200系列信號發生器新型DAC技術克服RF信號發生挑戰

現代 RF 系統如超導量子比特控制器、相陣雷達、 MIMO 收發機、智能天線發射機和捷變越寬帶擴頻通 信，都基于寬帶相干多通道結構。傳統方法采用矢量 信號發生器及 IQ 調制器和模擬合成器生成 RF 信號， 大規模實現這些系統存在校準復雜度和成本，因而帶 來了巨大的局限性。為解決這個問題，市場上出現了 一種高速數模轉換器，提供了信號處理、調制和生成 功能。這些數據轉換器能夠在微波頻率上直接合成復 雜的信號。它們還可以更簡便地實現多通道同步和校 準，對擁有高通道密度的系統來說，成本要明顯低得 多，因為其不再需要復雜的模擬前端。例如，泰克 AWG5200系列任意波形發生器采用這種數模轉換器， 每臺儀器提供了多達 8 條同步通道，而且通過同步多 臺儀器，還可以進一步擴展通道數量。

這是一篇關于使用新型數模轉換器（DAC）技術克服射頻（RF）信號生成挑戰的白皮書，主要介紹了現代RF系統面臨的信號生成難題，以及如何通過新型高速DAC技術解決這些問題。以下是對這些核心內容的簡要概述：

高速DAC與數字復雜調制器：

集成功能：現代高速DAC集成了數字信號處理功能，如FIR濾波器、數字插值和復雜調制。

AWG5200系列：該系列任意波形發生器使用16位高速DAC，具有數字復雜調制器和多速率插值功能。

直接RF信號生成：通過內部NCO（數控振蕩器）和數字調制器，AWG5200可以直接生成高達5GHz的復雜調制RF信號。

高階奈奎斯特頻段中的直接信號生成：

奈奎斯特頻段：利用DAC的高階奈奎斯特頻段，通過適當的濾波可以直接生成更高頻率的信號。

頻譜鏡像與濾波：通過選擇和濾波高階奈奎斯特頻段中的信號鏡像，可以擴展信號生成的頻率范圍。

頻率響應與噪聲：討論了DAC的頻率響應、噪聲地板和雜散產物對動態范圍的影響。

使用NCO和外部混頻器進行超外差上變頻：

超外差上變頻：在所需頻率超出DAC直接生成范圍時，使用NCO和外部混頻器進行兩級上變頻。

兩級上變頻結構：信號首先上變頻至中頻（IF），再通過外部混頻器上變頻至更高的RF頻率。

成本效益：與傳統的VSG相比，使用固定頻率LO和單通道AWG的成本更低，且信號質量更高。

多通道系統的擴展與同步：

多通道擴展：通過同步多臺AWG5200儀器，可以進一步擴展通道數量。

共享LO源：多通道系統可以使用功率分配器共享單個LO源，簡化系統架構。

相位鎖定：AWG通過相位鎖定環路（PLL）參考實現精確的頻率鎖定。

總結與結論：

直接生成與超外差上變頻：根據信號特性選擇合適的生成方法，如直接生成或超外差上變頻。

性能優勢：新型DAC技術避免了IQ不平衡和載波泄漏問題，簡化了校準過程。

應用前景：新型DAC技術在多通道、高密度RF系統中具有廣泛的應用前景。