[发明专利]一种用于示波器检定的信号源模块及信号产生方法

说明书

本发明涉及一种用于示波器检定的信号源模块及信号产生方法，包括：包括频率合成器、分段滤波电路、可控增益放大器、调幅电路、数控衰减器、混频电路、固定衰减网络及FPGA控制模块。本专利提出的示波器标准信号源，突破了小型化高精度频率合成技术，在有限空间内实现了双通道高频率准确度，高幅度准确度的信号发生；突破了高精度时标信号产生技术，采用基于FPGA的占空比控制技术及边沿整形技术，时标信号上升沿基本满足指标要求。

技术领域

本发明属于测量测试技术领域，尤其涉及一种用于示波器检定的信号源模块及信号产生方法。

背景技术

在现代的电子产业的相关测试中，示波器是使用最频繁、结果最直观的电子计量测试设备之一，其计量结果的准确性和可靠性直接影响所测量电子设备和产品的稳定性。定期对示波器测量精度进行校准是保证其正常使用的前提，而对其众多测试指标校准又是一种复杂而又繁琐的工作。稳幅正弦波信号源模块是专门为示波器检定工作中带宽检定与时标检定而设计的标准信号源模块，主要为示波器校准提供可靠测试信号的标准源。示波器标准信号源模块作为示波器的调试、测试和校准专用模块，是检测、计量各种模拟式、数字式示波器的标准测试模块。示波器标准信号源模块作为现代测试领域的重要测试工具，已经是研发和正确使用示波器的前提。

从目前国内外的发展情况来看，先进的通道调理技术掌握在少量国外仪器生产厂商的手中，他们设计生产了多种系列的示波器校准仪、各种示波器专用信号源和信号检测设备，而国内仅有少量关于高频信号源的技术及相应产品，且和国外的同类产品性能指标相比有较大差距，示波器专用信号源对信号的质量和精度都有严格要求，所以国内少有示波器标准信号源系列产品。

在高频信号技术领域，美国的丹纳赫集团处于全球领先地位，其旗下的福禄克品牌(FLUKE)生产有多款示波器校准仪和高频信号源，它所使用的信号调理技术都处于世界领先水平。福禄克公司推出的射频信号源9640A与9640A-LPNX专为示波器校准而设计，具有非常简便的用户操作界面、准确度极高的输出信号电平与信号衰减、极低的相位噪声，优异的信号纯度、极低的信号失真度等特性。可提供输出信号频率范围10Hz～4GHz，且功率范围-130d Bm～+24d Bm(至50Ω阻抗)，0.05d B的功率准确度。而另一个系列96270A更可以输出高达27GHz的微波信号，最低可至 1m Hz。

福禄克的5820A型示波器校准仪是在其经济型5800A的升级版，可以满足带宽2.1GHz以下的数字和模拟示波器的校准要求。该公司的9500B型示波器校准仪则是 9500型的增强型，使用独立的先进技术，比其他示波器校准仪在程控性、通用性和准确度等方面表现更优异。其能输出连续可调的精密正弦波信号，频率范围为 0.1Hz～6.4GHz(取决于有源信号头的类型)，频率平坦度＜±5％，且幅值范围为4.44m V～2.2V(取决于频率的范围)。

在国内具有领先技术的是北京普源精电科技有限公司(RIGOL)，该公司生产的高频信号源系列基本能够替代国外厂商的同类产品，比如DSG800系列产品可输出信号频率范围为9KHz～1.5/3GHz，功率范围为-110d Bm～+13d Bm，还有DSG3000系列可输出9KHz～3/6GHz，功率-130d Bm～+13d Bm的高频信号源。

国内在研究示波器信号源的主要有中国计量科学研究院、中国航天科工二院203所和电子科技大学等。示波器信号源由于其实现功能多，设置参数完整，整机性能指标以及对外观及操控性的要求高等原因，其研发和设计难度大，国内还未有可以和国外仪器厂商抗衡的产品，长期被国外垄断。国内最新的示波器信号源工程化样机 BM1302-11是由中国航天科工二院203所研制成功，可以实现2.1GHz以下数字示波器的全自动校准。相比于国内其他示波器信号源在性能上有十足的进步，但市场上还没有其推出产品的信息，并且在主要性能指标上，国内的产品与国外的相比仍然有很大的距离。当前在国内使用的成熟示波器信号源基本都依赖于进口，而各科研院所都需要稳定高性能的示波器信号源来对示波器进行校准。