用两台MG3692A信号源产生相参信号

在高频系统测量和应用中，经常需要使用多路相参信号，一般情况下我们可以使用功分器、移相器、放大器和衰减器等器件将一个信号源产生的信号分为多路，并对每路信号进行调整，以达到每路信号的相位、幅度、脉冲延迟等 符合要求。但圄于器件性能的限止，例如移相器的频率相应，我们并不能随意调整信号在需要的频段内的相位和脉冲延迟。

为了产生相参信号，安立公司的MG3690A系列信号源允许使用外来的频率参考信号作为其振荡器的锁相参考信号，并对由此锁相参考信号上产生的相参射频信号任意设置相位偏移。另外，其脉冲触发和延迟设置，也允许任意调节脉冲产生的延迟。当然，也可以任意设置信号的输出功率。这样组合两台（多台）信号发生器，我们可以任意设置两路（多路）相参信号的幅度、相位和脉冲延迟。下面，以常规雷达脉冲信号为例，介绍如何产生载频相位差，脉冲到达时间差连续可调的两路信号。其设置方法对复杂脉冲调制信号也同样适应。

一、相参信号的产生

两台信号源分别起名为信号源A和信号源B，用一根BNC电缆连接信号源A后面板的10 MHz REF OUT 端和信号源B后面板的10 MHz REF IN 端，如图1所示。此时，信号源A为主源，信号源B为副源，所谓主/副只是参考不同而已，副源将自动检测到外部参考信号的输入并对其锁相。手动设置两台信号源的载频为100 MHz。

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图1 信号源的连接示意图

然后对信号源B做如下设置：

按"Frequency"键（如图2所示），选择"Phase Offset"项，使其软开关显示为按下状态。此时屏幕出现3个可选项：1、"Phase Offset"，2、"Edit Offset"，3、"Zero Display"。"Phase Offset"决定是否按设定的角度偏移。"Edit Offset"编辑偏移角度的大小，最小分辨率为0.1o。"Zero Display"可以使当前的偏移角度显示归零，然后在此基础上可以设定偏移角度。

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图2 如何设置信号的载频相位

设置完毕后打开射频输出，用双通道示波器采集信号实域波形。图3显示了示波器采集到的两个载频为100MHz，相位差为0o的信号；图4显示了设置相位差为90o的两路信号。可以看出两台信号源输出的两路信号是相关的，其相位差可随意调整。

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图3、相位差为0o，载频为100MHz的两路信号

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图4、相位差为90o，载频为100MHz的两路信号

二、脉冲到达时间差的设置

用另一根BNC电缆连接信号源A后面板的 PULSE VIDEO OUT 和信号源B后面板的 PULSE TRIG IN。用信号源A的视频输出作为信号源B的外触发输入。同时，前面设置的载频不需要改变，设置信号源A产生常规脉冲信号，其重复周期为200us，脉宽为50us。具体操作如下：

按"Modulation"键，选择"Pulse"选项，使其软开关显示为按下状态。按"Edit Period"键可以设置重复周期为200us，按"Wdth/Dly List..."键可以设置脉宽W1为50us，用上下左右键选择W1后按"Edit Selected"键后设置参数。如图5所示。

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图5 信号脉宽参数的设置

另外，值得一提的是，MG3690A可以在其脉冲调制中选择脉冲串调制，即每调制周期中可以选择包含1至4个脉冲串，而脉冲串内的每个脉冲的脉宽和间隔都可以独立调整，其脉宽分别为W1、W2、W3、W4，间隔分别为D1、D2、D3、D4（如图6所示）。这样可以模拟实际工作情况，例如，雷达系统的多目标回波。如果灵活地调整主源和副源的脉冲串的脉宽和时延可以产生更为复杂的相关信号。

图6多脉冲序列参数定义

由于我们只讨论常规脉冲信号，只需要设置W1=50us就可以了，其它参数设置无效。对信号源B的设置比较复杂，需要把信号源B设置为脉宽可独立改变的外触发模式。按"Modulation"键，选择"Pulse"选项，使其软开关显示为按下状态。按下方的"More"键后选择"Trigger..."，按上下键选中"Triggered w/delay",然后按"Select"确认。如图7所示：

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图7 脉冲触发方式的设置

当选择"Triggered w/delay"后就把信号源设置为外部触发模式，信号的重复周期由外部参考信号决定，但脉冲的宽度W1和脉冲的延时D1可以设置。利用前面介绍的方法设置W1为50us，D1为0 us。由此产生了两路脉冲到达时间相同的雷达信号，采集的实域波形如图8所示：

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图8、脉冲到达时间相同的两路常规脉冲信号

当D1＝20 us时，采集的实域波形如图9所示，示波器通道1显示的是信号源B的输出波形，从图中可以看出，其脉冲到达时间比通道2的脉冲信号延迟了20 us：

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图9、脉冲到达时间相差20 us的两路常规脉冲信号

由此可见，两台信号源产生的常规脉冲信号的脉冲到达时间是可以随意调整的。

三、问题与改进

1、在前面设置载频信号的相位偏移时，提到过"Zero Display"选项，它的设置可以使信号源B（副源）相对于信号源A的相位差显示归零。这里的问题是：用户如何知道两个信号的相位差什么时候真正为零？用户何时做"Zero Display"这个操作？下面我们提供两个可行的方法。对于低频信号，可以用示波器直接采集实域波形信号，利用示波器的测量功能作为指示，调整信号源B的相位偏移"Phase Offset"。当两路信号相位一致后按"Zero Display"进行显示归零操作。对于高频信号，需要借助于一个该频段的功分器和一台频谱仪。把两路信号分别接到功分器的分路端，把功分器的合路端输出接到频谱仪。调节的信号源B的相位偏移"Phase Offset"，频谱仪上接收到的信号幅度会产生变化。我们按照上面的连接做了实验，当两个信号相位相同时，频谱仪接收到的信号功率比单个信号的信号功率大6dB，也就是相关信号叠加后输出信号功率比单个信号输出功率大4倍。当两个信号相位相差180°时，频谱仪接收到的信号功率比单个信号的信号功率小20dB左右，也就是信号输出大部分都被抵消了。利用这个性质，可以通过细微调节信号源B的相位偏移，使得频谱仪接收到的信号功率最小，然后在此基础上设置相位偏移增加180度，此时可对信号源B的相位显示进行归零操作。通过上面两个方法，利用辅助仪器，实现了调整两路相参信号相位差为零的操作，在此基础上可随意设置两路相参信号的相位差。

2、在脉冲到达时间差的设置实验中，当提高示波器扫描速度，把时基设置为50ns/格，如图10所示。可以看出，尽管D1＝0 us时（参考图8所示），两路信号的脉冲到达时间还是有微小的差别，信号源B的脉冲到达时间滞后于信号源A的脉冲到达时间225ns，产生这个滞后的原因是由信号源自身决定的，我们不得而知，但B信号是由A信号触发产生的，B信号滞后于A信号是可以理解的。同时，由于B信号的延迟参数D1不能设置为负数，最小只能为零，所以通过这种方法我们就不能得到到达时间完全相同的两路脉冲信号。

图10、时基减小后观察脉冲到达时间相同的两路信号

下面，提供一种设置方法可以解决这个问题。我们不改变上面的所有设置，只是设置信号源B为下降延触发，即当接收到信号源A的视频信号的下降延时开始触发。同时设置脉冲延时D1= 200－50－0.225 = 149.775us，就可以产生到达时间严格相同的两路常规脉冲信号，设置方法为：按"Modulation"键，选择"Pulse"选项，使其软开关显示为按下状态。按下方的"More"键后选择"Trigger..."，然后选择"Trigger↓"，D1的设置方法前面已经说过了，这里就不再赘述。采集到的实域波形如图11所示。

图11、设置下降延触发，D1=149.775us的两路脉冲信号，观察其脉冲前延

从图11可以看出，由于两路信号射频的相位差为0o，脉冲的到达时间又严格相等，所以脉冲的前沿几乎是完全相同的。在此基础上，我们还可以任意改变其相位差和脉冲到达时间差，满足不同测试和测量的需求。