中心議題：

• 如何為應用選擇合適的信號源
• 任意波形發生器
• 函數發生器
• 典型的DDS函數發生器

 

zaigexinggeyedeceshiyingyongzhong，xinhaoyuanbanyanzhejiweizhongyaodezuoyong。danxinhaoyuanjuyouxuduobutongdeleixing，butongleixingdexinhaoyuanzaigongnenghetexingshanggebuxiangtong，fenbieshiyongyuxuduobutongdeyingyong
，xiangjianbiao1 。如何為應用選擇適當的信號源，將為測試工程師提出挑戰。目前
，最常見的信號源類型包括任意波形發生器，函數發生器，RF信號源
，以及基本的模擬輸出模塊。

任意波形發生器

任意波形發生器(AWG)通常提供較深的存儲器，較大的動態範圍以及較寬的帶寬
，來滿足各式各樣的應用，包括通信、半導體和係統測試。AWG接收來自PC的用戶自定義數據，並利用這些數據來生成任意波形。AWG用戶可以將想要產生的一係列波形下載到儀器所帶的存儲器中。通常，可以存儲實際的波形和形成這些波形所需的波形序列指令。

現在請看一下AWG的基本架構。要從AWG上產生一種波形
，必須先創建任意波形本身。像模擬波形編輯器，調製工具，以及國家儀器公司(NI)的 LabVIEW這類的軟件工具都能夠簡化這些波形的創建。這些波形和其波形序列指令都存在儀器所帶的RAM中。

波形生成序列通常從TTL硬件觸發器開始。各種波形由許多單個的樣本構成
，而生成采樣率由儀器的采樣時鍾確定。從內部采樣時鍾時基(100 MHz VCXO)中導出采樣時鍾有幾種不同模式
，包括DDS定時Div/N時鍾，以及幾種提供不同外部時鍾的模式。另外，對於用於儀器的鎖相環的頻率基準，也有幾種不同的選擇。

波形通過存儲器到數模轉換器(DAC)，數模轉換器將數字采樣樣本轉換成所需的模擬輸出波形。在DAC之前
，樣本被數字濾波

，而經過DAC之zhi後hou
，模mo擬ni輸shu出chu又you通tong過guo一yi個ge模mo擬ni濾lv波bo器qi。這zhe些xie數shu字zi和he模mo擬ni濾lv波bo器qi通tong過guo插cha值zhi來lai增zeng加jia采cai樣yang率lv，並bing通tong過guo諧xie波bo低di通tong濾lv波bo器qi濾lv除chu寄ji生sheng信xin號hao，從cong而er極ji大da地di改gai進jin了le信xin號hao的de質zhi量liang。通tong常chang，這zhe些xie濾lv波bo器qi都dou能neng夠gou軟ruan件jian編bian程cheng。
                          
                                      圖 1：任意波形發生器的基本架構。

AWG允許用戶規定波形片斷，並通過重複來構建複雜波形。由於AWG將jiang波bo形xing存cun儲chu在zai自zi身shen存cun儲chu器qi中zhong，故gu波bo形xing長chang度du受shou限xian。波bo形xing循xun環huan幫bang助zhu產chan生sheng具ju有you多duo次ci重zhong複fu的de子zi段duan的de信xin號hao。對dui波bo形xing段duan進jin行xing循xun環huan改gai善shan了le存cun儲chu效xiao率lv，並bing增zeng加jia了le波bo形xing的de持chi續xu時shi間jian。

AWG還可以規定波形中不同的級，每級都可以包括不同的波形段和不同的循環次數。AWG依次產生每一個定義的波形段。通過組合先後順序和循環次數，就能夠利用很小的存儲器容量來構建非常複雜的波形。AWG可以為每段指定不同的波形片段

，不過不同段之間的過渡點上的相位不一定是連續的。

最後，許多AWG都具有一個仿函數發生器功能。此時

，當要求輸出一個標準函數波形時
，可以先用軟件來產生，並下載到AWG上，然後再由AWG輸出。這就不同於下麵將要介紹的全DDS技術。

函數發生器

函數發生器產生固定波形
，如正弦波、方波或三角波，頻率可調節。函數發生器無需來自計算機或大容量存儲緩衝器的連續輸入，因為設備本身能夠產生這些波形。

函(han)數(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)模(mo)擬(ni)技(ji)術(shu)
，也(ye)可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)數(shu)字(zi)技(ji)術(shu)。模(mo)擬(ni)函(han)數(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)利(li)用(yong)模(mo)擬(ni)硬(ying)件(jian)來(lai)產(chan)生(sheng)簡(jian)單(dan)的(de)函(han)數(shu)
，並(bing)在(zai)需(xu)要(yao)指(zhi)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)靜(jing)態(tai)正(zheng)弦(xian)波(bo)或(huo)方(fang)波(bo)時(shi)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)。而(er)數(shu)字(zi)函(han)數(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)采(cai)用(yong)直(zhi)接(jie)數(shu)字(zi)綜(zong)合(he)(DDS)，DAC
，數字信號處理，以及一個單周期存儲緩衝器來產生信號。DDS技術依賴數字控製的方法，利用單基準時鍾頻率來實現一個模擬頻率源。DDS能夠實現高精度和高分辨率，高溫度穩定度

，高寬帶
，以及隨機的和相位連續的頻率切換。

許多信號源通過對一個內部時基進行整數分頻來產生時鍾信號

，這被稱為除N方法。但是，用除N方法來產生時鍾，隻能產生有限的時鍾頻率。AWG，甚至幾個時鍾頻率產生器，可以采用DDS技術來產生具有非常精細的更新頻率時鍾信號
，而這是除N方法無法實現的。

典型的DDS函數發生器

yigewanzhengzhouqidehanshuboxingbeicunchuzaishangmiansuoshidecunchuqizhazhaobiaozhong。xiangweileijiaqigenzongshuchuhanshudedianliuxiangwei。weileshuchuyigefeichangdidepinlv
，caiyangyangbenzhijiandechaxiangwei (Δ)將非常小。例如，一個很慢的正弦波可能將有1度的Δ相位。則波形的0號采樣樣本采得0度時刻的正弦波的幅度
，而波形的1號采樣將采得1度時刻的正弦波的幅度

，依次類推。經過360次采樣後，將輸出正弦曲線的全部360度，或者確切地說是一個周期。一個較快的正弦波可能會有10度的Δ相位。於是，36 次采樣就會輸出正弦波的一個周期。如果采樣率保持恒定，上述較慢的正弦波的頻率將比較快的正弦波慢10倍。[page]
                          
                                     圖 2：典型DDS函數發生器的架構方框圖。

進一步說
，一個恒定的Δ相位必將導致一個恒定正弦波頻率的輸出。但是
，DDS技術允許通過一個頻率表迅速地改變信號的Δxiangwei。hanshufashengqinenggouzhidingyigepinlvbiao
，gaibiaobaokuoyouboxingpinlvhechixushijianxinxizuchengdegegeduan。hanshufashengqianshunxuchanshengmeigedingyidepinlvduan。tongguoshengchengyigepinlvbiao，keyigoujianfuzadepinlvsaomiaoxinhaohepinlvtiaobianxinhao。DDS允許函數發生器的相位從一級到另一級連續變化。

矢量信號發生器提供高靈活度和強大的解決方案
，可用於科學研究
，通信
，消費電子

，宇航/國防
，半導體測試以及一些新興領域，如軟件無線電，無線電頻率識別(RFID)，以及無線傳感網絡等。
               
                              表1：各類信號源的特性和功能比較一覽表。