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信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。信号发生器也被称之为信号源；下面主要讲解一下点频信号源： 一般来说，点频信号源由三部分组成： 1.参考源部分：决定整个信号源频率稳定度； 2.频率合成部分：决定输出信号频率参数； 3.输出功率控制部分：决定输出信号功率参数 图1信号源组成框图 合成满足各项指标要求信号的技术称为频率合成技术，对信号频率进行合成的方式主要有三种： 1.直接频率合成 利用振荡器直接输出要求的频率信号，晶体振荡器因其Q值高而得到广泛应用，采用恒温晶振和稳补晶振可进一步提高其频率稳定度。主要应用于单点频率信号合成。 2.间接频率合成 利用PLL锁相环进行频率合成，其特点是可输出宽频率范围信号，频率变化步进较小，频率跳变速度较快。但存在频率变化步进和相噪指标相矛盾的缺点。PLL间接频率合成是频率合成的主要方式。 3.直接数字合成（DDS） 利用数字技术进行信号波形合成，其特点是输出频率步进指标很高，频率跳变速度很快，但输出频率范围较窄。 [size=1.1] 图2信号源频率合成技术及其优缺点
直接频率合成技术原理框图如下图所示。采用温补晶振和恒温晶振可以提高晶体振荡器的频率稳定度。 [size=1.1]
 图3直接频率合成原理框图 间接频率合成技术原理框图如下图所示。锁相环由鉴相器；环路滤波器；压控振荡器（VCO）；分频器等组成。 从频率关系上分析，PLL相当于一个倍频器：PLL输出信号频率变化步进为其鉴相器工作频率。 如果要求频率变化步进越小，鉴相频率相应变小，而要保证输出频率值则N值相应变大。较小的鉴相频率会使PLL环路带宽相应减小，从而使PLL动态性能（频率跳变速度）变坏。
图4间接频率合成原理框图 对PLL输出信号的相位噪声指标进行分析。 对参考源，PLL为低通特性，带宽为环路带宽。PLL输出相噪是参考信号相噪按N倍频恶化。N越大，PLL输出相噪指标越差。在环路带宽外，PLL输出相噪由VCO决定。 [size=1.1] 图5锁相环输出相位噪声指标
提高PLL输出信号相位噪声指标的原则是减小分频比N，通过采用多锁相环和小数分频技术可以实现以上目的。 [size=1.1]
图6改善PLL输出信号相噪的方法 直接数字频率合成DDS是随着数字技术的发展而出现的新技术，原理框图如下图所示。DDS由相位累加器；ROM表；DAC；低通滤波器组成。 图7DDS直接数字合成技术原理框图 信号源利用ALC（自动电平控制）技术来保证输出信号的幅度。大范围幅度调整由衰减器完成。
图8信号源输出信号功率的控制 点频信号源的应用： 1.系统本振： –相位噪声 –频率精度 2.器件失真性能测试 –杂散 –三阶失真TOI 3.接收机测试： –调制方式 –幅度精度 –杂散性能 一般点频信号源都有扫描的功能，包括：频率扫描功能和功率扫描功能。 频率扫描有2种方式：步进扫描和列表扫描。频率扫描需要关注：电平精度，平坦度，源匹配。 步进扫描需要关注：精度，扫描点数，切换时间。列表扫描需要关注：精度，切换时间，停留时间。 功率扫描需要关注：功率扫描范围，功率斜率范围，源匹配。功率扫描通过：自动电平控制ALC，ALC检测器，ALC驱动器和ALC调制器配合完成。
了解了信号源的基础知识，那你知道信号源该如何选型吗？今天安泰测试就简单给大家分享一下：
Agitek建议从以下几方面考虑： 1.带宽：信号源的带宽是信号源所能输出的最大正弦波的频率。例如250MHz的信号源是指他的正弦波输出频率最大能到250MHz。 2.通道数：在使用信号源时需要信号源能同时输出信号的路数。现在信号源的通道分为模拟波形输出通道和数字波形输出通道。不同信号源厂家的配制相差很大。 3.采样率：信号源在输出波形时从内存中取点输出的速度为信号源的采样率。采样率越高对于波形的还原程度也越高。 4.垂直分辨率：在混合信号发生器中，垂直分辨率与仪器DAC的二进制字长度(单位为位)有关，位越多，分辨率越高。DAC的垂直分辨率决定着复现的波形的幅度精度和失真。分辨率不足的DAC会导致量化误差，导致波形生成不理想。尽管越高越好，但在AWG中，频率较高的仪器的分辨率(8位或10位)通常要低于12位或14位的通用仪器。 5.输出信号幅度：信号源的输出幅度需要根据实验人员所使用的幅度范围进行选择。例如：音响研发工程师需要的信号多为10~100V的大驱动信号，而医疗器械研发工程师所关注的生物电波则集中在uV~mV范文内。 6.任意波可编辑长度：现在的信号源一般都叫做--函数/任意波信号源，所谓任意波就是指可以根据使用者要求自己任意编辑的波形。波形长度即用来描绘你所创建的波形所用的点的数量。描述的点越多，还原的波形越真实形态。例如：现在的示波器可以将采集的现场数据波形保存，然后在实验室里面用信号源复现。若示波器的存储深度为1Mpts，那么信号源的任意波长度只有不小于1Mpts时才能将信号完美复现。 7.相位噪声：相位噪声是指单位Hz的噪声密度与信号总功率之比,表现为载波相位的随机漂移,是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。 选型注意事项： 信号源一般是只主要作为一个激励信号源，他的功率驱动能力极小（mW级）。所以如果需要用信号源来驱动后级负载（例如：喇叭，马达），则需要加装功率放大器或者选择功率信号源。 信号源主要品牌：（排名不分先后） 艾法斯（Aeroflex） 罗德与施瓦茨（R&S） 恩乃普（NF） 塔伯尔（Tabor） 依爱（中电41所） 以上内容主要讲解点频信号源的具体概念、应用方案及选型指南。更多由电子测量类仪器使用知识欢迎关注“安泰测试”微信公众号或者访问安泰测试网（www.agitek.com.cn）。
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发表于 2019-4-12 11:48:08
