减少信号发生器对被测设备(DUT)的影响,需从硬件连接、信号特性、电源管理、测试环境及软件配置等多维度综合优化。以下是具体措施及原理说明:
一、硬件连接优化:降低物理层干扰
- 使用低损耗电缆与适配器
- 选择同轴电缆:如RG-405或RG-223,其低衰减特性可减少信号传输中的功率损失,避免因电缆损耗导致DUT接收信号失真。
- 避免长距离连接:电缆长度每增加1米,信号衰减约0.2dB(以RG-405为例),需控制电缆长度在1米以内,或使用低损耗半刚性电缆(如0.086英寸直径)。
- 匹配阻抗:确保电缆特性阻抗(通常为50Ω)与信号发生器、DUT的输入/输出阻抗一致,避免反射导致信号畸变。
- 隔离变压器或光耦隔离
- 应用场景:当DUT与信号发生器存在电位差或共模干扰时(如医疗设备测试)。
- 原理:通过隔离变压器阻断直流分量,或使用光耦隔离器实现电气隔离,防止信号发生器电源噪声耦合至DUT。
- 示例:在测试敏感电路时,插入1:1隔离变压器,可降低共模噪声50dB以上。
- 屏蔽与接地优化
- 屏蔽箱使用:将DUT置于金属屏蔽箱内,减少外部电磁干扰(如手机、Wi-Fi信号)。
- 单点接地:信号发生器与DUT的接地端通过低阻抗路径连接至同一参考点,避免地环路电流引入噪声。
- 接地电阻:确保接地电阻≤0.1Ω,可通过接地棒或铜排实现。
二、信号特性控制:匹配DUT输入要求
- 输出功率匹配
- 调整幅度:根据DUT的输入灵敏度(如-30dBm至+10dBm)设置信号发生器输出功率,避免过载(导致DUT前端损坏)或欠载(信号信噪比不足)。
- 衰减器使用:若信号发生器最小输出功率仍高于DUT需求,串联固定衰减器(如20dB衰减器)降低功率。
- 频率与带宽限制
- 设置带宽:将信号发生器输出带宽限制为DUT所需的最小值(如测试1MHz滤波器时,带宽设为1.2MHz),减少带外噪声干扰。
- 避免谐波干扰:通过频谱分析仪确认信号发生器输出谐波分量(如二次谐波、三次谐波)是否低于DUT的杂散抑制要求(如≤-60dBc)。
- 调制信号优化
- 调制深度控制:测试调幅(AM)或调频(FM)功能时,确保调制深度(如AM调制度≤100%)不超出DUT解调能力。
- 符号速率匹配:测试数字通信设备时,信号发生器符号速率需与DUT时钟同步,避免时钟偏移导致误码率上升。
三、电源管理:减少电源噪声耦合
- 独立电源供电
- 隔离电源:为信号发生器使用线性电源(如LDO稳压器)或隔离型开关电源,避免与DUT共用电源导致噪声耦合。
- 电源滤波:在信号发生器电源输入端添加LC滤波器(如10μH电感+100μF电容),抑制电源线上的高频噪声。
- 电池供电选项
- 应用场景:测试超低噪声电路(如射频前端)时。
- 原理:电池供电可彻底消除电源线噪声,但需注意电池电压稳定性(如使用锂电池+稳压芯片)。
四、测试环境控制:消除外部干扰
- 电磁屏蔽室
- 应用场景:高灵敏度测试(如雷达接收机、卫星通信设备)。
- 原理:屏蔽室可衰减外部电磁场(如30MHz-1GHz频段)达80dB以上,减少环境噪声对DUT的影响。
- 温度与湿度控制
- 温漂补偿:若DUT对温度敏感(如晶体振荡器),需在恒温环境中测试,或通过信号发生器内置温补功能修正输出参数。
- 湿度控制:保持环境湿度在40%-60%,避免静电积累导致DUT损坏。
五、软件与固件配置:动态调整输出
- 自动电平控制(ALC)
- 原理:通过反馈环路实时调整信号发生器输出功率,补偿电缆损耗或DUT输入阻抗变化。
- 设置方法:在信号发生器软件中启用ALC功能,设置目标功率(如0dBm),允许功率波动范围(如±0.5dB)。
- 预失真补偿
- 应用场景:测试功率放大器(PA)时,信号发生器输出需预先补偿PA的非线性失真。
- 实现方式:通过软件生成预失真波形(如反向AM-AM、AM-PM特性),使PA输出线性化。
- 触发与同步优化
- 外部触发:使用外部触发信号同步信号发生器与DUT,避免时钟抖动导致测试误差。
- 同步精度:确保触发延迟≤10ns,可通过高精度时序控制器实现。
六、典型场景解决方案