微波扫频信号源的控制方法

扫频信号源给信号源增加了频率扫描和（或）功率扫描的功能。频率扫描有两种方式：斜率（Ramp）扫描和步进（Step）扫描。在斜率扫描方式下，输出的正弦波频率从所设置的起始频率增加到终止频率，在时间轴上就会产生一个线性的频率。而在步进扫描方式下，输出频率则是从一个频率快速地跳到另一个频率，在每个频率点上，信号源输出会停留一定的时间段。

对于斜率扫描而言，信号源要对精度、扫描时间和频率分辨率做出规定。对步进扫描，则要对精度、点数和切换时间予以规定。点数少则2点，多则数百点。切换时间是指信号源从一个频率变换到另一个频率所需要的时间。

扫频信号源还有功率扫描功能。窄范围的功率扫描是通过调节自动电平控制电路（ALC）来实现的，而宽范围的功率扫描则是通过改变输出衰减器来实现的。

频率扫描的应用领域主要是测量器件的频响特性；而功率扫描主要用于测量放大器的饱和电平（1 dB压缩点）。

1）扫频控制

扫描信号是扫描时间的基准信号。在扫频过程中，根据调谐振荡器的调谐特性，用频率预置信号把振荡器调谐到扫频起始频率，然后，根据调谐灵敏度由扫描发生器产生一个与扫频宽度相对应的零起始的斜坡扫描信号叠加到振荡器的驱动电路中，就可以实现所需的微波模拟扫频输出。另外，扫描信号又作为显示器的水平偏转信号，使显示器给出的测量结果和扫频信号一一对应，实现了扫频和显示的同步。常用的扫描信号波形有正弦波、三角波、锯齿波和对数型波等。图2-3为扫频信号源扫频特性。

图2-3　扫频信号源扫频特性(www.xing528.com)

为了进行更精确的频率读数，通常在扫频信号中夹带着输出一个或多个可移动并可读数的频率标记脉冲，以便标识扫描区段中任意点上的信号频率值，称此频率标记脉冲为频标（Marker）。有时可将扫描区域改为在两个选定的频标点之间进行，称为“标记扫频”方式。有时，也可将锯齿波关掉，而由手控直流分量进行“手动扫频”。将直流分量停在某一点上就可输出点频的连续波信号。因此，所有的微波扫频源均可当作普通微波信号源使用。

2）电平和幅度控制

对于宽带微波振荡器及其相应功率控制器件而言，不管是点频上的幅度稳定性，还是频带内的幅度一致性，一般都不易做得很好，所以现代微波信号发生器都采用带有智能软件补偿的自动电平控制（ALC）系统，以实现更高的频率准确度和平坦度。稳幅的方法大都采用负反馈自动控制环路。

图2-4　前馈式ALC原理框图

典型的ALC系统如图2-4所示，由线性调制器、定向耦合器、检波器和差分放大器四部分构成。振荡源输出的信号通过线性调制器和定向耦合器到达输出端口，后者按一定比例耦合提取输出功率电平，经检波器转化成对应的直流电压信号，通过差分放大器与预计的参考电压相比较，误差输出信号驱动线性调制器改变衰减量，从而调整输出功率直至检波电压与参考电压相当，则输出功率稳定于预计电平。线性调制器是一种电调衰减器，一般用以PIN二极管为可变电阻的衰减电阻网络构成。定向耦合器前必要时可以增加放大器和滤波器以提高输出功率和频谱纯度。可以看出，只要预先测出定向耦合器的耦合度和频响及检波器的检波灵敏度和频响以及温度特性，理论上就可以计算出所有频率、功率输出状态下所需的参考电压，而相比之下，高精度电压参考信号的产生要容易得多。

调幅也是在ALC系统中实现的。最简单的调幅只需把调制信号按比例叠加到参考电压当中去，在ALC系统的响应速度之内，参考电平的起伏自然导致输出电平的调制。考虑到系统的稳定性，应对ALC系统的响应速度适当加以控制。更高频的调幅可以通过前馈式ALC系统实现：其基本方法是把参考电压分成两路，一路按比例直接合并到线性调制器驱动信号中，超前实现电平的调制，而检波器上输出其解调信号，与延时后的另一路参考电平同时到达差分放大器，比较的结果可消除超前调制的误差。这样，即使ALC响应速度跟不上，也能在线性调制器的控制准确度意义下实现高频调制，因此希望调制器在足够的动态范围内能有良好的线性调制特性。