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

 

在zai各ge行xing各ge業ye的de測ce試shi應ying用yong中zhong，信xin號hao源yuan扮ban演yan著zhe極ji為wei重zhong要yao的de作zuo用yong。但dan信xin號hao源yuan具ju有you許xu多duo不bu同tong的de類lei型xing，不bu同tong類lei型xing的de信xin號hao源yuan在zai功gong能neng和he特te性xing上shang各ge不bu相xiang同tong，分fen別bie適shi用yong於yu許xu多duo不bu同tong的de應ying用yong，詳xiang見jian表biao1 。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AWGjiangboxingcunchuzaizishencunchuqizhong，guboxingchangdushouxian。boxingxunhuanbangzhuchanshengjuyouduocizhongfudeziduandexinhao。duiboxingduanjinxingxunhuangaishanlecunchuxiaolv，bingzengjialeboxingdechixushijian。

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

一(yi)個(ge)完(wan)整(zheng)周(zhou)期(qi)的(de)函(han)數(shu)波(bo)形(xing)被(bei)存(cun)儲(chu)在(zai)上(shang)麵(mian)所(suo)示(shi)的(de)存(cun)儲(chu)器(qi)查(zha)找(zhao)表(biao)中(zhong)。相(xiang)位(wei)累(lei)加(jia)器(qi)跟(gen)蹤(zong)輸(shu)出(chu)函(han)數(shu)的(de)電(dian)流(liu)相(xiang)位(wei)。為(wei)了(le)輸(shu)出(chu)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)低(di)的(de)頻(pin)率(lv)，采(cai)樣(yang)樣(yang)本(ben)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)相(xiang)位(wei) (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Δ相xiang位wei。函han數shu發fa生sheng器qi能neng夠gou指zhi定ding一yi個ge頻pin率lv表biao
，該gai表biao包bao括kuo由you波bo形xing頻pin率lv和he持chi續xu時shi間jian信xin息xi組zu成cheng的de各ge個ge段duan。函han數shu發fa生sheng器qi按an順shun序xu產chan生sheng每mei個ge定ding義yi的de頻pin率lv段duan。通tong過guo生sheng成cheng一yi個ge頻pin率lv表biao，可ke以yi構gou建jian複fu雜za的de頻pin率lv掃sao描miao信xin號hao和he頻pin率lv跳tiao變bian信xin號hao。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。