Использование генератора шума как недорогой альтернативы следящему генератору

Кеннет Уайатт, президент и главный консультант компании Wyatt Technical Services.

Одно из преимуществ активного использования LinkedIn – возможность не только встретить множество новых друзей и коллег, но и узнавать об интересных новых продуктах. В этот раз Майкл Шуттен (Michael Schutten) из GE Global Research рассказал в сообществе EMC Troubleshooters о недорогом генераторе шумов.

Генератор шумов представляет собой простую схему, которая производит флуктуационный шум в очень широком диапазоне частот. Например, данное устройство работает в диапазоне частот от 200 кГц до 2 ГГц и продается на eBay за $29. Компоненты собраны в прочном алюминиевом корпусе с 12-вольтовым источником питания со светодиодом и РЧ-выходом SMA. Универсальный штекер в комплекте оснащен винтовыми зажимами для кабеля, что довольно удобно. Флуктуационные шумы генерируются диодом Шоттки со смещением и затем усиливаются тремя каскадами широкополосных усилителей.

Рис. 1. Генератор шума с универсальным штекером

Рис. 2. При снятой крышке генератора можно увидеть основные электронные компоненты: регулятор напряжения, цепь смещения, шумовой диод, входной и выходной аттенюаторы, 3-х этапный усилитель

Теперь давайте разберемся, для чего вообще можно использовать генератор шума? Оказывается, он может стать недорогой заменой следящему генератору. По сути он представляет собой генератор РЧ-сигнала, который производит немодулированный сигнал и следит за качающейся частотой анализатора спектра. Ко многим анализаторам следящий генератор поставляется в качестве опции, и я всегда советую своим клиентам добавить его к заказу. Несколько лет назад я написал статью о том, как правильно использовать следящие генераторы. К примеру, с их помощью можно построить частотную характеристику РЧ-фильтра.

Рис. 3. На АЧХ генератора шума показан минимальный уровень шума системы (линия голубого цвета) и сигнал на выходе генератора шума в дБмкВ (линия желтого цвета). Диапазон изменений – от 10 МГц до 6,2 ГГц.

На рис. 3 можно увидеть, что генератор шума работает на частотах намного выше заявленного диапазона в 2 ГГц. В данном случае измерения проводились в диапазоне от 10 МГц до 6,2 ГГц. Маркеры установлены на изломе характеристики (1,23 ГГц) и на частотах 2, 3 и 6 ГГц. Спектр шумов отклонился от контрольной метки (MR) всего на 12,7 дБ.

Проведем измерения на одном из фильтров. Я использовал режекторный фильтр, разработанный для AM-вещания (540-1710 кГц). При последовательном подключении фильтра на выходе можно получить характеристику фильтра и заградительную частоту.

Рис. 4. Тестовая установка с последовательным подключением режекторного фильтра для AM-вещания с РЧ-выходом генератора шума.

Я использую анализатор спектра с USB-интерфейсом Tektronix RSA306B, но подойдет любой анализатор спектра с нужным диапазоном частот.

Рис. 5. Два внешних маркера расположены на границах диапазона AM-вещания. Остальные метки показывают экстремумы АЧХ. Линия голубого цвета показывает минимальный уровень шума в системе, линия желтого цвета – отклик без фильтра, линия зеленого цвета – отклик фильтра.

Мы легко можем увидеть частотные характеристики фильтра и увидеть, что отклик просаживается на 20 дБ и более.

Итак, мы рассмотрели недорогой способ построения АЧХ фильтров, коаксиальных кабелей и других двухразъемных РЧ-компонентов. Генератор шума также должен быть полезен для измерения передаточной характеристики низкоуровневых предусилителей, однако, скорее всего, во избежание перегрузки предусилителя нужно будет добавить на выходе затухание не менее 40 дБ при помощи аттенюатора. Еще один возможный способ применения – измерение эффективности экранирования. Если ваш анализатор спектра не оснащен следящим генератором, попробуйте это быстрое и недорогое решение.