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Generador de señales de radiofrecuencia RF

Generador de señales de radiofrecuencia RF

Los generadores de señales de radiofrecuencia y RF son un elemento esencial de la instrumentación de prueba para cualquier área donde se realicen pruebas y desarrollos de RF o microondas.

Un generador de señales de microondas o RF proporciona una fuente de señal que se puede utilizar para probar el funcionamiento del circuito que se está probando o desarrollando. A diferencia de muchos otros elementos del equipo de prueba, el generador de señales no realiza ninguna medición, pero proporciona las condiciones de prueba adecuadas para que otros elementos de la instrumentación de prueba midan las señales de salida de la unidad bajo prueba.

El propósito del generador de señales es generar una señal con características conocidas: frecuencia, amplitud, modulación y similares. Por tanto, es posible observar la respuesta del circuito, sabiendo exactamente cómo se ha ejercitado.

A menudo, un generador de señales de RF se utiliza junto con otros instrumentos de prueba como osciloscopios, analizadores de espectro, medidores de potencia, contadores de frecuencia y similares.

Tipos de generador de señales de RF

Es posible diseñar generadores de señales de radiofrecuencia de diversas formas. También con los desarrollos que se han hecho en los circuitos electrónicos a lo largo de los años, han evolucionado diferentes técnicas.

Las capacidades de los instrumentos de prueba disponibles se han desarrollado considerablemente en los últimos años, pero los conceptos básicos siguen siendo los mismos.

Se puede decir que hay dos formas de generador de señales que se pueden utilizar:

  • Generadores de señales de RF de funcionamiento libre: Estos generadores de RF rara vez se utilizan en estos días, ya que su frecuencia tiende a variar. A veces, los generadores de señales simples de gama baja utilizaban uno o dos transistores y tenían un nivel de rendimiento muy básico y su costo era asequible para muchos experimentadores. Estos generadores de señales de RF muy básicos ahora rara vez se ven en estos días.

    Sin embargo, se han fabricado generadores de RF de funcionamiento libre de alta gama que tienen la ventaja de que la señal producida es muy limpia y no tiene el nivel de ruido de fase a ambos lados de la señal principal que está presente en otros generadores de señales de radiofrecuencia.

    Algunos generadores de señales utilizaron una forma de bucle de frecuencia bloqueada para proporcionar un medio de agregar algo de estabilidad de frecuencia y, al mismo tiempo, conservar los niveles muy bajos de ruido de fase. Nuevamente, estos no son comunes en estos días porque el rendimiento de los generadores de señales de RF que utilizan tecnología de sintetizador de frecuencia ha mejorado considerablemente.

  • Generadores de señales de radiofrecuencia sintetizadas: Prácticamente todos los generadores de señales de radiofrecuencia que se utilizan en la actualidad emplean tecnología de sintetizador de frecuencia. El uso de esta técnica permite introducir frecuencias directamente desde un teclado o mediante control remoto y también permite determinar la señal de salida con mucha precisión. La precisión depende de un oscilador de referencia interno que puede tener un grado muy alto de precisión, o la señal se puede bloquear a una referencia de frecuencia externa que puede ser extremadamente precisa.

    Hay dos técnicas principales que se utilizan en los generadores de señales de RF sintetizadas:

    • Sintetizador de bucle de bloqueo de fase: Los sintetizadores de bucle de bloqueo de fase se utilizan en la mayoría de los generadores de señales de RF, ya que permiten generar señales en una amplia gama de frecuencias con un nivel relativamente bajo de señales espurias. La tecnología de sintetizador de bucle de bloqueo de fase está bien desarrollada y permite producir generadores de señales de RF de alto rendimiento con ellos.
    • Sintetizador digital directo, DDS: Pueden usarse técnicas de síntesis digital directa en generadores de señales de RF. Permiten lograr incrementos de frecuencia muy finos con relativa facilidad. Sin embargo, el límite máximo de un DDS es normalmente mucho más bajo que las frecuencias máximas requeridas para el generador de señal, por lo que se utilizan junto con lazos de bloqueo de fase para dar el rango de frecuencia requerido.

Cualquiera que sea el tipo de oscilador utilizado, la estabilidad, el control, la precisión y también el ruido de fase son cuestiones clave. Para muchos de los requisitos de instrumentación de prueba actuales, el uso de sintetizadores de frecuencia significa que la estabilidad, el control y la precisión son muy buenos. Sin embargo, el ruido de fase puede ser un problema en algunas aplicaciones.

Operación del generador de señal RF

Para comprender el funcionamiento de un generador de señales de RF o microondas genérico, es útil comprender lo que se incluye en términos de un diagrama de bloques básico.

Dentro de un generador de señales de RF moderno hay una serie de bloques o secciones principales de circuitos:

  • Oscilador: El bloque más importante dentro del generador de señales de RF es el propio oscilador. Puede ser cualquier forma de oscilador, pero hoy en día es casi seguro que se formará a partir de un sintetizador de frecuencia. Este oscilador tomaría comandos del controlador y se establecería en la frecuencia requerida.
  • Amplificador: La salida del oscilador necesitará amplificación. Esto se logrará utilizando un módulo amplificador especial. Esto amplificará la señal, normalmente a un nivel fijo. Tendría un bucle a su alrededor para mantener el nivel de salida con precisión en todas las frecuencias y temperaturas. Este bucle se controla de cerca porque la precisión de la salida final depende de él.
  • Atenuador: Se coloca un atenuador en la salida del generador de señal. Esto sirve para garantizar que se mantenga una impedancia de fuente precisa, así como para permitir que el nivel del generador se ajuste con mucha precisión. En particular, los niveles de potencia relativos, es decir, cuando se cambia de un nivel a otro, son muy precisos y representan la precisión del atenuador. Vale la pena señalar que la impedancia de salida se define con menos precisión para los niveles de señal más altos donde la atenuación es menor. los niveles a menudo se pueden ajustar en incrementos de 0,1 dB sobre el rango.
  • Controlar: Se utilizan procesadores avanzados para garantizar que el generador de señales de microondas y RF sea fácil de controlar y también pueda recibir comandos de control remoto. El procesador controlará todos los aspectos del funcionamiento del equipo de prueba. También hay una gran pantalla y controles en muchos generadores de señales modernos.

Funciones del generador de señales de RF

Los generadores de señales de microondas y RF pueden ofrecer una gran variedad de funciones e instalaciones en estos días. Estos incluyen algunos que se detallan a continuación:

  • Rango de frecuencia: Naturalmente, el rango de frecuencia del generador de señales de RF es de suma importancia. Debe poder cubrir todas las frecuencias que probablemente sea necesario generar. Por ejemplo, al probar un receptor en un equipo, ya sea un teléfono móvil o cualquier otro receptor de radio, es necesario poder verificar no solo la frecuencia de funcionamiento, sino otras frecuencias donde surgen problemas como el rechazo de imagen, etc.
  • Nivel de salida: El rango de salida para un generador de señales de RF y microondas normalmente se controla con un grado relativamente alto de precisión. La salida dentro del propio equipo de prueba se mantiene a un nivel constante y luego pasa a través de un atenuador variable de alto grado. Normalmente se cambian para ofrecer el mayor grado de precisión. El rango normalmente está limitado en el extremo superior por el amplificador final en el generador de señal de RF. Un rango de salida de nivel típico puede ser de -127dBm a +7 dBm en pasos de 0.1 dB.
  • Modulación: Algunos generadores de señales de RF o microondas tienen osciladores incorporados que pueden aplicar modulación a la señal de salida. Otros también tienen la capacidad de aplicar modulación desde una fuente externa. Las capacidades de los diferentes generadores de señales varían considerablemente, pero los instrumentos de prueba de gama alta ofrecen niveles muy altos de capacidad.

    Por ejemplo, con los formatos de modulación para aplicaciones como las comunicaciones móviles cada vez más complicados, las capacidades de los generadores de señales de RF han tenido que volverse más flexibles, algunos permitiendo formatos de modulación complejos como QPSK, QAM y similares. Los generadores de señales que admiten formatos de modulación complejos a menudo se denominan generadores de señales vectoriales.

  • Controlar: Actualmente, existen muchas opciones para controlar los generadores de señales de RF y microondas. Si bien tienden a tener controles tradicionales en el panel frontal, también hay muchas opciones para el control remoto. La mayoría de los equipos de pruebas de laboratorio vienen con GPIB instalado de serie, pero con opciones como RS-232 y Ethernet / LXI.

    Las tecnologías de rack de las que PXI / PXI Express es la más utilizada es otra opción. PXI se basa en el bus PCI, pero se ha adaptado especialmente para instrumentos de prueba. El sistema está estandarizado y varios fabricantes comercializan equipos de prueba PXI. Hay disponible una variedad de generadores de señales de RF basados ​​en PXI.

    Con una serie de elementos, como osciloscopios y analizadores de espectro, disponibles en formato USB, lo mismo ocurre con los generadores de señales USB. Actualmente no hay una gran variedad de estos disponibles. Normalmente, los instrumentos de prueba USB proporcionan la funcionalidad principal del equipo de prueba, pero se alimentan a través de la interfaz USB y también utilizan la potencia de procesamiento de la computadora asociada para proporcionar la interfaz hombre / máquina. Este enfoque reduce considerablemente el costo del instrumento. Si bien muchos instrumentos de prueba USB son muy buenos, hay algunos osciloscopios USB excelentes en el mercado, por ejemplo, pero se debe tener cuidado para garantizar que se obtenga un instrumento de prueba de la calidad requerida.

  • Barrer: Para algunas aplicaciones de generador de señales, es necesario poder barrer la frecuencia del generador de señales de RF. Si se requiere esta facilidad, entonces es necesario verificar la especificación de los instrumentos de prueba que se están considerando ya que no todos los generadores de señales de RF brindan un barrido de esta naturaleza, aunque programar aumentando progresivamente la frecuencia de la salida en pasos puede ser una opción que podría ser suficiente.

Los generadores de señales de microondas y RF se utilizan ampliamente en laboratorios de prueba que se ocupan de equipos de radio de cualquier tipo; estos instrumentos de prueba se pueden usar para todo, desde equipos celulares hasta de comunicaciones, transmisores y receptores de transmisión, productos inalámbricos que incluyen Bluetooth, Wi-Fi y muchos más estándares . Con muchos más elementos que utilizan señales de RF y microondas, el uso de generadores de señales de RF solo aumentará.

Existe una gran variedad de estos instrumentos de prueba disponibles de una variedad de diferentes fabricantes y proveedores, y los diferentes generadores de señales de RF varían considerablemente en las especificaciones y capacidades que ofrecen. Los costos pueden variar considerablemente: los generadores de RF de gama baja pueden estar disponibles desde alrededor de $ 100, hasta los generadores de gama alta que cuestan más de $ 50 000. En vista de los costos de estos instrumentos de prueba, es posible comprarlos nuevos o como segunda prueba de usuario. equipo.

Ver el vídeo: 3- Reparación Generador RF TECH TE-20 (Octubre 2020).