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高带宽任意波形发生器在工业、军事等诸多领域中具有重要应用价值。任意波形发生器调理通道作为仪器输出端,决定仪器的模拟带宽、输出幅度以及波形纯度等多项指标。因此,对任意波形发生器调理通道的研究具有重要意义。为实现4GHz带宽任意波形发生器调理通道,本文主要做了以下工作:1.实现高波形纯度的输出信号。对调理通道模块的输入信号进行频谱特性分析,得到输出信号包含nf_s?f_o镜像频率分量的结论。针对镜像频率杂散,采用LTCC低通滤波器,设计前级滤波电路。针对调理通道中放大器等有源器件引入的谐波噪声,进行滤波网络分段,采用高带宽切换器件和不同截止频率的LTCC低通滤波器,设计了多级滤波电路。最终实现DC~4GHz频带范围内最高-60dBc的无杂散动态范围指标。2.实现宽带信号幅度调理。对调理通道模块的输入信号进行幅度特性分析,得到单端输入电压范围为200mVpp~936mVpp的结论。结合某型4GHz带宽任意波形发生器的幅度指标,进行了幅度区间划分设计。采用高带宽切换器件和不同衰减值的同系列固定衰减器,设计了多级衰减电路。为实现宽带信号放大,在低频段(小于1GHz),采用全差分放大器;在高频段(大于1GHz),采用RF放大器。最终实现DC~4GHz频带范围内差分输出40mVpp~2Vpp的幅度范围指标。3.实现宽带直流偏移调节和超快沿方波。为实现宽带直流偏移调节,在低频段(小于1GHz),采用电阻加偏方案;在高频段(大于1GHz),采用bias tee进行偏移调节。针对偏移电路和方波调理电路对偏移电压源的需求,采用低速电压输出DAC、八通道模拟多路复用器和通用运算放大器,结合FPGA控制,实现了一种独立可控、八路输出电压±10V以上的偏移电压源。最终实现了DC~4GHz频带范围内直流偏移电压达到±0.5V、偏移电压分辨率达到10mV的指标。针对超快沿方波需求,创新性地采用了高速异或逻辑门器件,通过VR引脚进行输出幅度调节,最终实现幅度可控的上升/下降时间小于90ps的方波。4.信号完整性设计。阐明了信号完整性对于4GHz带宽电路设计的必要性。针对全差分信号链中存在的极大损耗问题,分析了差分传输线的耦合和阻抗,采用了未覆盖阻焊油墨的、线间距大于3倍线宽的弱耦合差分布线。针对信号过孔的阻抗突变问题,分析了过孔的寄生参数,采用降低过孔直径和焊盘直径、提高反焊盘直径、提供适当接地孔的过孔设计,改善过孔阻抗不连续现象。最终实现低失真、高阻抗一致性的调理通道电路。系统测试结果表明,本文为某型4GHz带宽任意波形发生器设计并实现的调理通道模块具备对前级波形合成模块输出的正弦波、方波和任意波等多种波形进行放大、衰减、滤波和直流偏移的功能,可以实现4GHz带宽内40mVpp~2Vpp的差分输出幅度动态范围,实现偏移电压达到±0.5V、分辨率达到10mV的直流偏移调节,实现最高无杂散动态范围小于-60dBc的信号质量指标。