黄页88网站推广怎么样,给媳妇做的网站,WordPress微信推广返佣,网站想举报怎么做目录乱跑的波形边沿触发触发方式外部触发相参与非相参相位相参的射频信号源样机外观与内部设计软件设计上位机软件信号源使用方法PWM触发信号射频信号的时域波形射频信号的频谱输出功率在示波器的实际使用当中波形在示波器的时域上乱跑#xff0c;左右移动#xff0c;定不下来…
目录乱跑的波形边沿触发触发方式外部触发相参与非相参相位相参的射频信号源样机外观与内部设计软件设计上位机软件信号源使用方法PWM触发信号射频信号的时域波形射频信号的频谱输出功率在示波器的实际使用当中波形在示波器的时域上乱跑左右移动定不下来这是什么原因呢如何稳定住示波器的波形什么是触发信号什么是相位相参的触发信号带着这些问题本文和大家一起来走进信号的时域测量和相参信号源的设计。乱跑的波形 如图1所示一个正弦波在示波器上乱跑不稳定就好像多个初始相位不同的正弦信号叠加在一起一样。
图1乱跑的波形为什么会乱跑呢其实示波器上每一个我们看到的波形都是示波器采样记录并叠加显示在屏幕上的而什么时候获取单个周期是由一个信号触发的这个信号我们就称之为触发信号。如果这个触发源本身不稳定或者没有选择一个合适的触发源那么示波器就会随机截取信号的周期体现在屏幕上就是不同初始相位的波形信号“乱跑”。
边沿触发 很多时候这个触发阈值就是一个直流电平当信号的边沿通常可选择上、下边沿达到这个电平值后触发成功示波器就会显示第一个信号的周期再次触发就显示第二个以此类推这样每个信号周期的起始点都是相同的体现在示波器的屏幕上就是稳定的。 这个触发阈值我们是可以设置的在示波器上有一个名为“level”的旋钮如图2所示通过旋转它就可以设置触发电平的高低从而稳定波形的显示。当然用户可以一键“AUTOSET”设置让示波器自己选择合适的触发方法简单但是对于有些波形并不是一直都有效。
图2示波器的Level旋钮例如当向右旋转Level旋钮后图1中的图像变得稳定如图3所示
图3通过level旋钮稳定后的波形 触发方式 示波器有很多触发方式除了上面说的边沿触发之外还有
脉宽触发当信号的脉宽超过设定阈值后才触发。欠幅触发欠幅触发有两个阈值如图4所示当信号大于下阈值且不超过上阈值时才被显示。另外不只欠幅触发所有触发方式的阈值设置通常不是输入数值而是通过旋钮和屏幕上的虚线来确定的如图4所示。斜率触发、超时触发都是对时间满足一定条件下才触发。外部触发顾名思义使用外部信号触发有时候对于一些高频信号和特殊信号需要一个同步或者相参的外部信号作为触发波形才可以稳定下面一节我们着重讨论外部触发。
图4欠幅触发波形外部触发 有客户在构建自己的测试系统时提出了这样的问题在系统中需要一个射频信号源频率可以覆盖到6GHz而且要求使用示波器测量该信号时波形能够稳定显示在测试了几台信号源后发现均不能稳定显示波形即使调整level旋钮也不能稳定。为此我们开始了这个相位相参信号源的设计。 其实射频信号源产生的就是正余弦信号按道理触发很简单但是仔细分析发现由于射频信号的频率太高上下边沿距离很近非常容易出现前面所说的波形“乱跑”的问题。 解决办法就是需要设计一台抖动jitter很小的信号源并且最好该信号源可以提供一个相参的时钟这个时钟和射频信号同步或者是成固定线性关系这样可以用这个相参的时钟信号作为外部触发信号使得射频波形稳定显示。不过在开始设计之前我们先解释一下刚刚提到的相参是什么意思
相参与非相参 相参又称为相干在通信原理等课程中我们都知道解调方式有相干解调和非相干解调雷达系统也有相参雷达系统和非相参雷达系统。其实所谓相参是指信号之间的初始相位具有确定性非相参是指信号之间的初始相位都是随机的彼此不相关。图5展示了一组相位相参的方波和正弦波在方波的上升沿正弦波开始穿越零点。
图5相位相参的正弦波和方波如果是射频信号源正弦波的频率会远高于方波的频率两者的周期不同方波的边沿和正弦波不是一一对应的但是仍具有相位相参的特征仍可以作为触发信号使用如图6所示。 图6周期不同但相位相参的正弦波和方波另外由于电子线路本身有延迟没有图5、图6那样理想的正弦波和方波的上升沿在某一时刻重合的情况比如会错开一段时间如图7所示但是这个延时是固定的常数所以仍不改变两者之间的相位相参关系现实中大多是这样的情况。
图7与正弦波相位相参且有固定延迟的方波另外触发信号的稳定性也十分重要任何信号都有一个稳定度的问题以方波为例上升沿存在一个抖动的问题jitter如图8所示。在时域中我们用抖动表述在频域中我们用相位噪声描述请参考笔者博客《信号抖动jitter与相位噪声》。
图8信号的抖动jitter相位相参的射频信号源 综上所述一个带有相参触发信号的射频信号源出炉了如图9所示方案采用PLLVCO的方案产生射频信号可以覆盖15MHz - 6.4GHz的频率范围。从温补时钟振荡器TCXO中产生1MHz的触发信号由于触发信号和射频信号的时钟源都是TCXO两者的相位是相参的所以图中的Trigger Out1可以用来做射频信号的外部触发源。
图9相位相参的射频信号源方案样机外观与内部设计 在设计方案定下后采用kicad软件绘制电路图如下图所示为ARM处理器电路板的3D图
图10ARM处理器电路板3D图 射频电路采用屏蔽罩屏蔽电磁干扰使用射频性能良好的SMA连接头参见《选择SMA射频连接头的注意事项》https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/103093586 采用DCDC电源芯片、以及LDO构成电源管理模块由ARM控制上电时序内部布局如下图所示。
图11射频信号源内部布局在机壳上配有USB接口可以配合上位机软件实现改变射频频率、PWM占空比等性能。样机装配完成后如下图所示
图12射频信号源的前面板图13射频信号源的后面板软件设计 信号源具备切换频率、切换PWM占空比、打开与关闭射频输出端口的功能因此需要撰写状态机。有关状态机的一些经验可以参考相关书籍和笔者的博客文章《状态机编程笔记》https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/105130853
上位机软件 下图为上位机软件的界面
图14 上位机软件的界面信号源使用方法
1 外部接口的连接随设备配有24V电源适配器插入后按下开关键设备即开始工作。另外两条橙黄色的同轴线用于PWM Trig信号的输出除此之外还配有一条蓝色同轴线鉴于蓝色同轴线的射频性能优于橙黄色线建议使用蓝色线用于射频信号输出。 2 使用串口上位机软件设置将USB连接后双击打开“单频点信号源上位机V3 “上位机软件按图15点击刷新串口后根据自己计算机的情况选择自己相应的串口图中仅为示例不同的计算机其串口编号不同如不知道自己的串口编号可以先拔下USB线看一下自己有几个串口编号插入后再点击刷新新出现的编号就是GFSig051的编号。波特率等参数按照图15设置即可。设置完成后点击Open键旁边的指示灯变绿。
图15串口上位机的参数配置3 使用上位机配置射频信号频率 如图16所示先点击频率设置按键在发送数据框内输入15 ~ 6400之间的数值默认的频率单位是MHz然后点击发送按键即可图8配置的是1000MHz设置成功后界面会显示相应的设置成功的提示另外界面的左下角也有各种操作的提示使用时请多留意可以帮助您更好的操作软件。
图16设置PWM的占空比PWM触发信号 不仅如此该触发信号还可以修改其占空比如图17、图18所示
图1750%占空比的触发信号图18占空比为25%的触发信号射频信号的时域波形 高速示波器采用外部触发源即射频信号源的图10、图11的触发信号然后对射频信号采样测量如图19所示时域波形很稳定利用刚刚介绍的相参触发信号可以获得稳定的射频信号的时域显示图19中横轴每一格是200ps可见图中的射频信号大于4GHz依旧很稳定。
图19高速示波器对射频信号的测量射频信号的频谱 图20、图21展示了射频信号源的输出频谱可见3次谐波抑制40dBc。 图20射频输出端窄带频谱图21射频输出端宽带频谱输出功率 射频信号源的输出功率如图22所示
图22输出功率实测至此一款相位相参的射频信号源的设计就完成了还在等什么大家动起手来吧喜欢的朋友也可以直接联系我入手哦~ 作者潇洒的电磁波专业射频芯片设计、雷达系统、嵌入式。欢迎大家项目合作交流。
