如果令IQ基带信号为一对正交的正弦波,代入i(t)和q(t)并进行化简,可以发现基带信号被NCO整体上变频,并且最终输出为一个正弦单音信号。让我们以输出一个正弦信号为例,来直观感受复数模式下NCO和实时计算带来的一些特性区别。
我们知道,任意波形发生器的最终输出取决于波表的内容和输出采样率。如果想要获得良好的输出质量(正弦波),应该如图5中所示的样子,没有离散和突变的点出现。
图5 使用整倍数生成实数波表输出
一般来说,实数模式下都可以通过调节波表输出速率为目标频率的整倍数(或有限小数倍数)来解决。如果每周期点数是无限小数,那么永远无法达到首尾良好衔接,就会出现波表截断。
图5中展示了一个周期是4个点的情况,图6中展示了一个周期是5.70125…个点这种状况。如果此时建立一个有6个点的波表,那当DG70000循环输出波表到第7个点(黄色圆点)的时候,就会偏离原本的数值,引入相位抖动噪声(截断)。而使用复数模式的时候,所有的点(橙色方块)都是通过基带和NCO数据实时计算得到的,其长度无穷无尽且精准,就避免了这种状况的发生。当然,前提是复数基带波表是波表输出速率的整倍数。
图6 使用小数倍数生成实数波表输出和复数模式输出
以下的例子展示了如何通过复数模式实现无杂散小数倍频率输出。在一些特殊应用场景下,需要给被测仪器同时提供100MHz和990MHz的正弦信号,然而这两个信号是无法获得一个共同的整倍数采样率的。这意味这如果都采用实数模式输出,其中某一个信号一定会带有截断噪声。
这时候,就可以将DG70000的一个通道配置在复数模式,另一个通道配置在实数模式,输出速率设置在5GSa/s。采用内置插件编译1MHz的基带信号,然后设置NCO为989MHz将1MHz的基带正弦信号搬移到990MHz。另一个通道可以直接用实数模式输出100MHz的信号。此时可以同时在两个通道输出高质量的无截断噪声的正弦信号。
图7 携带了杂散的990MHz正弦信号(实数模式),5GSa/s
图8 优化了杂散的990MHz正弦信号(复数模式),5GSa/s
应用场景
实数模式-时钟源
许多测量测试的时候需要用到时钟源,尤其是数字电路测试的时候。当需要用到特定时钟源的时候,可以使用DG70000系列任意波形发生器直接生成所需要的频率、幅度的时钟信号。同时兼容单端和差分信号输出,支持多种接口模式,为用户部署测试提供了便利。
应用注意点
当需要使用差分时钟,比如LVDS、LVPECL等的时候,可以将通道切换到DC输出链路并使用其差分输出端口。当仅仅使用单端时钟时,可以将其中一个差分端口接上50欧姆负载。
实数模式能便利地生成不同的方波、正弦波和三角波等进行测试。但是当输出频率过高,单个周期内的采样点较少时,仍需要关注波形质量。
图9 使用DG70000系列任意波形发生器作为数字时钟源
复数模式-时钟源