泰克 AWG5200系列信号发生器新型DAC技术克服RF信号发生挑战

现代 RF 系统如超导量子比特控制器、相阵雷达、 MIMO 收发机、智能天线发射机和捷变越宽带扩频通 信，都基于宽带相干多通道结构。传统方法采用矢量 信号发生器及 IQ 调制器和模拟合成器生成 RF 信号， 大规模实现这些系统存在校准复杂度和成本，因而带 来了巨大的局限性。为解决这个问题，市场上出现了 一种高速数模转换器，提供了信号处理、调制和生成 功能。这些数据转换器能够在微波频率上直接合成复 杂的信号。它们还可以更简便地实现多通道同步和校 准，对拥有高通道密度的系统来说，成本要明显低得 多，因为其不再需要复杂的模拟前端。例如，泰克 AWG5200系列任意波形发生器采用这种数模转换器， 每台仪器提供了多达 8 条同步通道，而且通过同步多 台仪器，还可以进一步扩展通道数量。

这是一篇关于使用新型数模转换器（DAC）技术克服射频（RF）信号生成挑战的白皮书，主要介绍了现代RF系统面临的信号生成难题，以及如何通过新型高速DAC技术解决这些问题。以下是对这些核心内容的简要概述：

高速DAC与数字复杂调制器：

集成功能：现代高速DAC集成了数字信号处理功能，如FIR滤波器、数字插值和复杂调制。

AWG5200系列：该系列任意波形发生器使用16位高速DAC，具有数字复杂调制器和多速率插值功能。

直接RF信号生成：通过内部NCO（数控振荡器）和数字调制器，AWG5200可以直接生成高达5GHz的复杂调制RF信号。

高阶奈奎斯特频段中的直接信号生成：

奈奎斯特频段：利用DAC的高阶奈奎斯特频段，通过适当的滤波可以直接生成更高频率的信号。

频谱镜像与滤波：通过选择和滤波高阶奈奎斯特频段中的信号镜像，可以扩展信号生成的频率范围。

频率响应与噪声：讨论了DAC的频率响应、噪声地板和杂散产物对动态范围的影响。

使用NCO和外部混频器进行超外差上变频：

超外差上变频：在所需频率超出DAC直接生成范围时，使用NCO和外部混频器进行两级上变频。

两级上变频结构：信号首先上变频至中频（IF），再通过外部混频器上变频至更高的RF频率。

成本效益：与传统的VSG相比，使用固定频率LO和单通道AWG的成本更低，且信号质量更高。

多通道系统的扩展与同步：

多通道扩展：通过同步多台AWG5200仪器，可以进一步扩展通道数量。

共享LO源：多通道系统可以使用功率分配器共享单个LO源，简化系统架构。

相位锁定：AWG通过相位锁定环路（PLL）参考实现精确的频率锁定。

总结与结论：

直接生成与超外差上变频：根据信号特性选择合适的生成方法，如直接生成或超外差上变频。

性能优势：新型DAC技术避免了IQ不平衡和载波泄漏问题，简化了校准过程。

应用前景：新型DAC技术在多通道、高密度RF系统中具有广泛的应用前景。