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信號發(fā)生器工作原理
信號發(fā)生器用來產(chǎn)生頻率為20Hz~200kHz的正弦信號(低頻)。除具有電壓輸出外,有的還有功率輸出。所以用途十分廣泛,可用于測試或檢修各種電子儀器設(shè)備中的低頻放大器的頻率特性、增益、通頻帶,也可用作高頻信號發(fā)生器的外調(diào)制信號源。另外,在校準電子電壓表時,它可提供交流信號電壓。低頻信號發(fā)生器的原理:系統(tǒng)包括主振級、主振輸出調(diào)節(jié)電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器(輸出變壓器)和指示電壓表。
主振級產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號,經(jīng)電壓放大器放大,達到電壓輸出幅度的要求,經(jīng)輸出衰減器可直接輸出電壓,用主振輸出調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。
電路是一種不用電源的方波發(fā)生器,可供電子愛好者和實驗室作簡易信號源用。電路是由六反相器CD4096組成的自適應方波發(fā)生器。當輸入端輸入小信號正弦波時,該信號分兩路傳輸,其一路徑C1、D1、D2、C2回路,完成整流倍壓功能,給CD4096提供工作電源;另一路徑電容C3耦合,進入CD4096的一個反相器的輸入端,完成信號放大功能(反相器在小信號工作時,可作放大器用)。該放大信號經(jīng)后級的門電路處理,變換成方波后經(jīng)CD4096的12、8、10腳輸出。輸出端的R2為可調(diào)電阻,以保證輸出端信號從0~1.25V可調(diào)。該方波發(fā)生器電路簡單,制作容易,因此可利用該方波發(fā)生器電路,作市電供電的50Hz方波發(fā)生器。制作時,市電220V的正弦波,應經(jīng)變壓器隔離降壓(1~0.75V)處理后,輸入到電路的輸入端,以保安全。

信號發(fā)生器也稱信號源,是用來產(chǎn)生振蕩信號的一種儀器,為使用者提供需要的穩(wěn)定、可信的參考信號,并且信號的特征參數(shù)完全可控。所謂可控信號特征,主要是指輸出信號的頻率、幅度、波形、占空比、調(diào)制形式等參數(shù)都可以人為地控制設(shè)定。
1、正弦信號發(fā)生器
正弦信號主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性失真、增益及靈敏度等。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器和微波信號發(fā)生器;按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡易信號發(fā)生器(即信號源)、標準信號發(fā)生器(輸出功率能準確地衰減到-100分貝毫瓦以下)和功率信號發(fā)生器(輸出功率達數(shù)十毫瓦以上);按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號發(fā)生器、掃頻式信號發(fā)生器、程控式信號發(fā)生器和頻率合成式信號發(fā)生器等。
2、低頻信號發(fā)生器
包括音頻(200~20000赫)和視頻(1赫~10兆赫)范圍的正弦波發(fā)生器。主振級一般用RC式振蕩器,也可用差頻振蕩器。為便于測試系統(tǒng)的頻率特性,要求輸出幅頻特性波形失真小。
3、高頻信號發(fā)生器
頻率為100千赫~30兆赫的高頻、30~300兆赫的甚高頻信號發(fā)生器,一般采用LC調(diào)諧式振蕩器,頻率可由調(diào)諧電容器的度盤刻度讀出,主要用途是測量各種接收機的技術(shù)指標,輸出信號可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號調(diào)幅或調(diào)頻,使輸出載頻電壓能夠衰減到1微伏以下,高頻信號發(fā)生器的輸出信號電平能準確讀數(shù),所加的調(diào)幅度或頻偏也能用讀出。此外,儀器還有防止信號泄漏的良好屏蔽。
4、微波信號發(fā)生器
從分米波直到毫米波波段的信號發(fā)生器,信號通常由帶分布參數(shù)諧振腔的超高頻三極管和反射速調(diào)管產(chǎn)生,但有逐漸被微波晶體管、場效應管和耿氏等固體器件取代的趨勢,儀器一般靠機械調(diào)諧腔體來改變頻率,每臺可覆蓋一個倍頻程左右,由腔體耦合出的信號功率一般可達10毫瓦以上,簡易信號源只要求能加1000赫方波調(diào)幅,而標準信號發(fā)生器則能將輸出基準電平調(diào)節(jié)到1毫瓦,再從后隨讀出信號電平的分貝毫瓦值;還必須有內(nèi)部或外加矩形脈沖調(diào)幅,以便測試等接收機。
5、掃頻和程控信號發(fā)生器
掃頻信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號,在高頻和甚高頻段用低頻掃描電壓或電流控制振蕩回路元件(如變?nèi)莨芑虼判揪€圈)來實現(xiàn)掃頻振蕩;在微波段早期采用電壓調(diào)諧掃頻,用改變返波管螺旋線的直流電壓來改變振蕩頻率,后來廣泛采用磁調(diào)諧掃頻,以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調(diào)諧回路,用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻、手控、程控和遠控等工作方式。
6、頻率合成式信號發(fā)生器
這種發(fā)生器的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生,而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標準頻率源,利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信號,具有與標準頻率源相同的頻率準確度和穩(wěn)定度。輸出信號頻率通??砂词M位數(shù)字選擇,能達11位數(shù)字的極高分辨力。頻率除用手動選擇外還可程控和遠控,也可進行步級式掃頻,適用于自動測試系統(tǒng)。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成,變換頻率迅速但電路復雜,輸出頻率只能達1000兆赫左右。用得較多的間接式頻率合成器是利用標準頻率源通過鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器(在環(huán)路中同時能實現(xiàn)倍頻、分頻和混頻),使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號。這種合成器的頻率可達26.5吉赫。

RS*SMU200A矢量信號發(fā)生器是專為滿足通信系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)的需求而設(shè)計的新一代產(chǎn)品,它不僅擁有兩個立的信號發(fā)生單元(機箱調(diào)試只有4U),而且還具有無與倫比的RF和基帶特性。采用了模塊化設(shè)計的理念,RS*SMU200A可充分滿足多種使用需求。條RF路徑可配備四種頻率,用戶可自行選擇頻率上限,其中包括2.2GHz/3GHz/4GHz或6GHz.另外,第二條RF路徑還可分別安裝2.2GHz和3GHz的上限頻率選件。所有可供選擇頻率的下限是100kHz?;鶐Р糠诌€可以同時安裝兩個信號發(fā)生器,它們可以實時產(chǎn)生復雜的信號,并且隨機配備有一個任意波形發(fā)生器,它可以存儲Msample的l和Q信號(256Mbyte).兩路不同基帶產(chǎn)生的信號可以相互疊加。除此之外,可以對兩路信號分別加以不同的頻率偏移。RS*SMU200A采用現(xiàn)代直觀式操作的設(shè)計理念,使得它具有非凡的易操作性。
RSSMU200A矢量信號發(fā)生器
SMU200A是羅德施瓦茨(RS)公司推出的面向3G和移動通信行業(yè)一款研發(fā)級產(chǎn)品。它采用模塊化設(shè)計,能夠滿足不同應用的要求。個RF通路可有四種頻率選擇,頻率上限分別為2.2GHz/3GHz/4GHz/6GHz。另外,第二個RF通路可選擇上限頻率為2.2GHz或3GHz。所有的下限頻率均為100kHz?;鶐Р糠侄嗫梢园惭b兩個基帶發(fā)生器,它們實時地產(chǎn)生各種復雜信號,并且還安裝了一個存儲量高達MSamples的任意波形發(fā)生器。不同基帶產(chǎn)生的信號可以疊加在一起,而且可設(shè)置頻率偏移。通過在外部PC機上安裝免費軟件WinIQSIM,能夠?qū)π盘栠M行靈活配置。
主要特性與技術(shù)指標
信號特征
100KHzto2.2,3,4or6GHzRF1頻率范圍
100KHzto2.2or3GHzRF2頻率范圍
-145dBmto+20dBm輸出功率范圍
200MHz射頻調(diào)制帶寬
調(diào)制與掃描
調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相,脈沖調(diào)制,寬帶調(diào)幅(AM,FM,?M,pulsemodulation,WidebandAM)通道A
調(diào)幅,脈沖調(diào)制(AM,Pulsemodulation)通道B
數(shù)字I/Q調(diào)制
頻率掃描,功率掃描,低頻掃描,列表掃描。每種掃描有六種模式(循環(huán)模式包括:連續(xù),分步,自定義;觸發(fā)模式包括:內(nèi)部,外部,自動)
基帶信號發(fā)生器
實時基帶信號發(fā)生器和任意波形發(fā)生器
16MSa/MSa/128MSa的任意波形發(fā)生器存儲空間
能夠產(chǎn)生EDGE/CDMA2000/WCDMA/LTE等3G和通信制式的信號(選件)
自動化與通信接口
10BaseT局域網(wǎng)LAN接口和GPIB接口
SCPI和IVI-COM驅(qū)動
應用
RSSMU200A具有現(xiàn)代、直觀的操作理念,操作起來快速、簡單,能夠滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)的所有要求。

隨機信號發(fā)生器
隨機信號發(fā)生器分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機信號發(fā)生器兩類。
噪聲信號發(fā)生器
完全隨機性信號是在工作頻帶內(nèi)具有均勻頻譜的白噪聲。常用的白噪聲發(fā)生器主要有:工作于1000兆赫以下同軸線系統(tǒng)的飽和二極管式白噪聲發(fā)生器;用于微波波導系統(tǒng)的氣體放電管式白噪聲發(fā)生器;利用晶體二極管反向電流中噪聲的固態(tài)噪聲源(可工作在18吉赫以下整個頻段內(nèi))等。噪聲發(fā)生器輸出的強度必須已知,通常用其輸出噪聲功率超過電阻熱噪聲的分貝數(shù)(稱為超噪比)或用其噪聲溫度來表示。噪聲信號發(fā)生器主要用途是:①在待測系統(tǒng)中引入一個隨機信號,以模擬實際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能;②外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù);③用隨機信號代替正弦或脈沖信號,以測試系統(tǒng)的特性。例如,用白噪聲作為輸入信號而測出網(wǎng)絡的輸出信號與輸入信號的互相關(guān)函數(shù),便可得到這一網(wǎng)絡的沖激響應函數(shù)。
偽隨機信號發(fā)生器
用白噪聲信號進行相關(guān)函數(shù)測量時,若平均測量時間不夠長,則會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差,這可用偽隨機信號來解決。當二進制編碼信號的脈沖寬度墹T足夠小,且一個碼周期所含墹T數(shù)N很大時,則在低于fb=1/墹T的頻帶內(nèi)信號頻譜的幅度均勻,稱為偽隨機信號。只要所取的測量時間等于這種編碼信號周期的整數(shù)倍,便不會引入統(tǒng)計性誤差。二進碼信號還能提供相關(guān)測量中所需的時間延遲。偽隨機編碼信號發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級移位寄存器組成,所產(chǎn)生的碼長為N=2-1。
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