ОБЗОР

СВЧ-генераторы сигналов
Giga-tronics серии 2400C

Модели 2408C, 2420C, 2426C и 2440C

Диапазон до 40 ГГц, высокая выходная мощность, аналоговая и импульсная модуляция, быстрый списочный режим и развитые возможности автоматизации.

Материал для инженеров и специалистов по СВЧ-измерениям

Обзор серии

Серия Giga-tronics 2400C представляет собой семейство лабораторных синтезированных генераторов сигналов, рассчитанных на работу в диапазоне до 40 ГГц. Приборы ориентированы прежде всего на испытание СВЧ-компонентов, радиолокационных систем, средств радиоэлектронной борьбы, приемников и автоматизированных измерительных комплексов.

К сильным сторонам серии относятся высокая выходная мощность, развитая импульсная модуляция, быстрый переход между частотами, возможность внешнего управления уровнем и широкий набор интерфейсов. При этом большинство функций модуляции и расширение диапазона ниже 2 ГГц устанавливались как опции.

Главное при выборе: возможности конкретного экземпляра определяются не только номером модели, но и установленными опциями 17A/17B, 18, 26A-26C или 27.

Модели и частотные диапазоны

Модель	Стандартный диапазон	С опцией 18	Выходной разъем
2408C	2-8 ГГц	10 МГц - 8 ГГц	N, розетка
2420C	2-20 ГГц	10 МГц - 20 ГГц	SMA, розетка
2426C	2-26,5 ГГц	10 МГц - 26,5 ГГц	SMA, розетка
2440C	2-40 ГГц	10 МГц - 40 ГГц	2,92 мм, розетка

 

Опция 18 добавляет отдельный низкочастотный тракт 10 МГц - 2 ГГц. Базовый прибор без опций формирует только немодулированный CW-сигнал. Поэтому при покупке на вторичном рынке необходимо проверять перечень опций на задней панели, а не ориентироваться только на обозначение модели.

Архитектура синтезатора

В приборах применяется разработанная Giga-tronics технология AHFF (Accumulator High Frequency Feedback). Ее назначение состоит в сочетании быстрого переключения частоты с приемлемым уровнем фазового шума.

Опорный генератор 10/100 МГц  →  СВЧ-синтезатор AHFF  →  Частотные диапазоны  →  Модулятор  →  ALC/усилитель  →  Аттенюатор  →  RF OUT

При переходе к верхним диапазонам используются умножение и преобразование частоты. Это отражается на побочных составляющих и фазовом шуме: при работе выше 8, 16 и 32 ГГц характеристики постепенно ухудшаются.

Разрешение установки частоты составляет 0,001 Гц, но его не следует путать с реальной абсолютной точностью. Точность определяется опорным генератором. Для внутренней опоры заявлены старение менее 5 × 10⁻¹⁰ в сутки и температурная стабильность менее ±2,5 × 10⁻⁸. Возможна синхронизация от внешней опоры 10 или 100 МГц.

Выходная мощность

Модель	10 МГц-2 ГГц*	2-8 ГГц	8-20 ГГц	20-26,5 ГГц	26,5-40 ГГц
2408C	+14 дБм	+14 дБм	-	-	-
2420C	+14 дБм	+14 дБм	+14 дБм	-	-
2426C	+14 дБм	+12 дБм	+12 дБм	+10 дБм	-
2440C	+14 дБм	+12 дБм	+12 дБм	+10 дБм	+10 дБм

 

* Диапазон доступен при наличии опции 18. Значения приведены без учета снижения мощности из-за механического аттенюатора.

При установке механического аттенюатора максимальная мощность уменьшается приблизительно на 1-2,5 дБ в зависимости от частоты и модели. Разрешение установки уровня составляет 0,05 дБ.

Без ступенчатого аттенюатора минимальный регулируемый уровень обычно ограничен значениями от -10 до -17 дБм. Опции 26A, 26B и 26C добавляют механический аттенюатор на 90 дБ, благодаря чему нижняя граница достигает -100 дБм. Для модели 2408C выпускалась опция 27 - электронный аттенюатор 110 дБ, обеспечивающий уровни до -120 дБм.

Точность установки уровня

1. до 20 ГГц: от ±0,7 до ±1,2 дБ в зависимости от мощности;
2. выше 20 ГГц: от ±0,9 до ±1,5 дБ;
3. температурная нестабильность: 0,025 дБ/°C.

Благодаря широкому диапазону уровней генератор подходит не только для формирования гетеродинного сигнала, но и для проверки чувствительности приемников и построения автоматизированных амплитудных тестов.

Спектральная чистота и фазовый шум

Уровень гармоник при нормированной мощности заявлен не выше -50 дБн. Допустимый уровень негармонических составляющих зависит от выходного диапазона:

Частотный диапазон	Максимальный уровень побочных составляющих
10 МГц - 8 ГГц	-56 дБн
8-16 ГГц	-50 дБн
16-32 ГГц	-44 дБн
32-40 ГГц	-38 дБн

 

На несущей 1 ГГц фазовый шум составляет примерно -111 дБн/Гц при отстройке 1 кГц и -101 дБн/Гц при отстройке 10 кГц. На частоте 10 ГГц соответствующие значения равны приблизительно -88 и -84 дБн/Гц.

Для своего времени 2400C обеспечивал удачный компромисс между скоростью перестройки, широким диапазоном и уровнем выходной мощности. По ближнему фазовому шуму серия заметно уступает современным генераторам верхнего класса, поэтому для особо чувствительных измерений характеристики конкретного экземпляра следует проверить анализатором фазового шума или анализатором спектра с подходящей опцией.

Аналоговая модуляция

При наличии опций 17A или 17B генераторы поддерживают амплитудную, частотную, фазовую и импульсную модуляции.

Амплитудная модуляция

4. глубина до 90% при уровне несущей 0 дБм;
5. полоса от постоянного тока до 100 кГц;
6. регулируемая чувствительность до 95%/В;
7. погрешность ±10% от установленной глубины;
8. входной диапазон ±1 В, входное сопротивление 600 Ом.

Частотная модуляция

Низкочастотный режим FM работает в полосе от постоянного тока до 750 кГц и обеспечивает пиковую девиацию до 1,5 МГц/N, где N определяется используемым частотным диапазоном.

Высокочастотный тракт охватывает полосу 750 кГц - 5 МГц и обеспечивает девиацию до 15 МГц/N. Такая полоса полезна при испытании быстродействующих приемных трактов и систем частотной модуляции.

Фазовая модуляция

Фазовая модуляция работает при частотах модулирующего сигнала от 100 Гц до 100 кГц. Максимальная пиковая девиация составляет 10/N радиан.

Импульсная модуляция

Импульсный режим является одной из наиболее интересных функций серии. Он предназначен для испытания радиолокационных систем, импульсных усилителей, смесителей, приемников и средств радиоэлектронной разведки.

Параметр	Значение
Рабочая частота несущей	от 500 МГц
Подавление в паузе	> 80 дБ
Фронт/спад до 20 ГГц	< 10 нс; типовое 3 нс
Фронт/спад 20-40 ГГц	< 25 нс; типовое 10 нс
Минимальный нормированный импульс	350 нс
Минимальный калиброванный импульс без ALC	25 нс
Максимальная PRF	до 3 МГц с ALC; до 10 МГц без ALC

 

Внутренний импульсный генератор поддерживает непрерывную последовательность, запуск, стробирование и пакеты до 300 импульсов. Длительность задается от 10 нс до 10 мс с разрешением 10 нс.

Внутренний НЧ-генератор

Опция 17A включает внутренний функциональный генератор со следующими возможностями:

9. синусоидальный, прямоугольный, треугольный и пилообразный сигналы;
10. шумовой сигнал для амплитудной модуляции;
11. частота источника AM до 100 кГц;
12. частота источника FM и фазовой модуляции до 1 МГц;
13. формирование одиночных импульсов, последовательностей и пакетов.

Опция 17B добавляет только внешние входы модуляции. Для автономной лабораторной работы предпочтительнее конфигурация 17A, а для автоматизированного стенда с отдельным модулирующим генератором может быть достаточно 17B.

Развертка и списочный режим

Серия поддерживает частотную и амплитудную развертку. Частотная развертка задается через начальную и конечную частоты либо через центральную частоту и полосу. Доступно 401, 801 или 1601 точка.

14. время развертки от 100 мс до 200 с;
15. развертка мощности в пределах 25 дБ;
16. пять частотных и пять амплитудных маркеров;
17. аналоговый выход развертки 0-10 В;
18. непрерывная аналоговая развертка при наличии опции 43.

Списочный режим хранит до 4000 точек. Для изменения частоты не более чем на 500 МГц время установления составляет менее 350 мкс, а время установления амплитуды - менее 500 мкс. Это делает прибор удобным для многоточечных испытаний приемников и СВЧ-модулей.

Внешняя автоматическая регулировка уровня

2400C поддерживает внешнюю ALC с подключением диодного детектора или измерителя мощности. Такая схема позволяет стабилизировать мощность непосредственно в требуемой точке измерительного тракта, компенсируя потери кабелей, переключателей, переходов и внешних усилителей.

Генератор может сформировать и сохранить таблицу кабельной коррекции при совместной работе с измерителем мощности Giga-tronics. После калибровки поправка автоматически применяется к установленному уровню.

Дистанционное управление

Для включения генератора в автоматизированные измерительные комплексы предусмотрены:

19. GPIB (IEEE 488.2);
20. RS-232;
21. USB 2.0 Full Speed;
22. Ethernet;
23. команды SCPI и фирменный интерфейс Automation Xpress.

Доступны режимы эмуляции команд генераторов HP 8370, HP 8340, HP 8673, HP 8663, HP 8350 и HP 8360. Это позволяло устанавливать 2400C в старые измерительные системы без полной переработки управляющего программного обеспечения.

Области применения

24. измерение чувствительности и избирательности СВЧ-приемников;
25. испытание радиолокационного оборудования;
26. проверка усилителей, смесителей и преобразователей частоты;
27. формирование сигнала гетеродина;
28. импульсные испытания СВЧ-компонентов;
29. настройка фильтров совместно с анализатором спектра или измерителем мощности;
30. автоматизированные производственные тесты;
31. калибровка систем радиоэлектронной разведки и РЭБ.

Серия не поддерживает полноценную векторную IQ-модуляцию и формирование современных цифровых стандартов связи. Для таких задач потребуется отдельный векторный генератор либо внешний IQ-модулятор.

На что обратить внимание при покупке

32. Проверить наличие опции 18, если нужны частоты ниже 2 ГГц.
33. Убедиться в наличии опции 17A или 17B: без нее прибор является только CW-генератором.
34. Проверить наличие аттенюатора, если требуются уровни ниже -10...-17 дБм.
35. Измерить точность уровня во всех частотных диапазонах и проверить работу ALC.
36. Проверить захват PLL и отсутствие срывов синхронизации после переключения частоты.
37. Оценить износ механического аттенюатора.
38. Измерить выходную мощность на верхней границе диапазона.
39. Осмотреть выходной СВЧ-разъем, особенно разъем 2,92 мм у модели 2440C.
40. Проверить GPIB, Ethernet и списочный режим.
41. Проверить сохранение установок в NVRAM и состояние резервной батареи.

Вывод

Giga-tronics 2400C - профессиональная серия широкополосных СВЧ-генераторов, особенно интересная высокой выходной мощностью, быстродействием и качественной импульсной модуляцией. Модели 2420C, 2426C и 2440C могут использоваться как сравнительно доступные источники сигнала до 20, 26,5 и 40 ГГц соответственно.

Главный недостаток серии на вторичном рынке - сильная зависимость возможностей прибора от установленных опций. Экземпляр без расширения частотного диапазона, модуляционного пакета и аттенюатора существенно уступает полностью оснащенной конфигурации. Перед покупкой следует запросить фотографию шильдика и результаты проверки мощности, спектральной чистоты и модуляционных режимов.

 

Источники

1. Giga-tronics 2400C Series Microwave Signal Generators Operation Manual

2. Giga-tronics 2400/2500 Series Programming Manual