摘要
任意波形发生器能构建真实环境信号，被广泛运用于民用与军用测试领域。其
中调理通道位于仪器信号通路的末端，将对任意波形合成模块输出的波形信号进
行幅度、直流偏置、滤波等调理，使得调理后的信号满足仪器输出指标要求。本文
以提升带宽、波形纯度以及信号幅度调节范围等技术指标为目标，设计了一款
12GSPS采样率、5GHz带宽、具有多输出模式的任意波形发生器调理通道。主要
研究内容如下：
1、通道电路总体方案设计与实现。通过分析调理通道输入信号的幅度与频谱
特性，针对该输入信号中幅度可调范围小、偏置电压不可调与信号存在杂散分量等
问题，通过对通道中的放大、衰减、直流偏置与滤波等模块进行方案论证与器件选
型，同时基于直流耦合与交流耦合方式输出结构的共性，简化电路，设计了同时满
足两种输出模式指标的通道衰减电路与滤波电路，并分别设计了包含放大电路与
直流偏置电路的直流与交流耦合通道。而针对快沿方波信号的合成输出，采用高速
比较器与高速逻辑门等器件设计了单独的快沿方波通道。针对各通道电路的切换
需求，采用MEMS开关与高频继电器设计了三级切换电路。
2、多输出模式调理通道电路设计与实现。针对任意波形合成模块输出信号中
存在的nfs?fo镜像频率分量与调理通道中放大器等有源器件引入的噪声等杂散分
量，采用八级LTCC滤波器与ADGM1304型MEMS开关设计5GHz宽带滤波网
络，实现了5GHz带宽内最高-80dBc无杂散动态范围的正弦信号输出。针对通道
幅度衰减的需求，采用PE43704型数字步进衰减器设计衰减范围为0~32dB步进
可调的衰减电路。针对交流耦合通道50MHz~5GHz带宽内-20dBm~+10dBm输出
幅度范围的指标要求，采用射频放大器HMC8411型与通道衰减电路设计交流幅度
粗调电路。针对直流耦合通道DC~5GHz带宽内25mVPP~5VPP输出幅度范围的指
标要求，采用LMH5401型差分放大器、THS3491型运算放大器设计与通道衰减电
路设计幅度粗调电路。
3、实现快沿方波的产生与调理。针对差分快沿方波信号的产生，采用高速比
较器ADCMP580型器件产生CML电平的固定占空比50%的差分方波信号，该信
号通过高速逻辑门HMC721型与外接比较电平相与并在输出端进行钳位处理得到
上升/下降时间小于110ps的固定幅度的快沿方波信号。针对快沿方波信号的幅度
与直流偏置调理，采用差分放大器LMH5401与压控衰减器HMC346实现快沿方
波的幅度精调与粗调；采用电压叠加的方式，完成快沿方波的直流偏置调理，实现
了幅度25mVPP~750mVPP、直流偏置电压-0.5V~+0.5V快沿方波信号的输出。
测试结果表明，本文设计的5GHz带宽任意波形调理通道，采用直流耦合与交
流耦合输出方式，实现了25mVPP~5VPP幅度、-5V~+5V直流偏置、最高-80dBc无
杂散动态范围与110ps上升/下降时间快沿方波等调理通道设计指标，处于国内领
先水平，与国外是德M8190A产品调理通道水平相当。
关键词：多输出模式调理通道，宽带信号调理，快沿方波信号，任意波形发生器
ABSTRACT
Arbitrarywaveformgeneratorscanconstructrealenvironmentsignalsandare
widelyusedincivilandmilitarytestingfields.Theconditioningchannelislocatedatthe
endoftheinstrumentssignalpath,andadjuststheamplitude,DCoffset,andfilteringof
thewaveformsignaloutputbythearbitrarywaveformsynthesismodule,sothatthe
conditionedsignalmeetstherequirementsoftheinstrumentsoutputindex.Inthispaper,
aim