信号的利用离不开信号的产生,从最基本的电子元器件性能测试到大型电子装备系统性能综合评估都离不开信号发生器,在航空、航天、卫星、通信、兵器等领域其应用已渗透到研发、生产、试验、验收、维护保障等全寿命过程的各个环节,用于产生测试时所需的各种激励信号和模拟信号。
信号发生器
能够产生特定频率、幅度、波形以及调制样式等电磁信号的电子测量仪器。又称信号源。可为电子测量和计量提供符合技术要求的电磁信号。
- 英文名称
- signal generator
- 所属学科
- 仪器科学与技术
- 又称
- 信号源
信号发生器的发展历史可以分为几个阶段:第一个阶段是20世纪初期,主要以模拟电路构成,采用电子管工艺为基础,结构复杂,信号种类少。第二个阶段是20世纪60年代,出现了晶体管信号发生器,电路实现了简化。第三个阶段是20世纪70年代,锁相频率合成技术应用于信号发生器,出现了频率合成信号发生器,信号发生器的频率稳定度和频率覆盖范围显著提升。第四个阶段是20世纪90年代,随着小数分频频率合成、直接数字频率合成、数字调制、微波、智能控制等技术的发展与应用,信号发生器的频谱纯度显著提升,出现了毫米波合成信号发生器,能够产生较为复杂的数字调制信号。此后的信号发生器采用高性能的专用ASIC、MMIC等技术,并大量采用高速数字信号处理、智能控制等技术,不断提升信号的频谱纯度、频率覆盖范围以及提高复杂信号的模拟能力。
信号发生器的分类方法有多种。按技术特性主要分为频率合成信号发生器、扫频信号发生器、矢量信号发生器、高纯信号发生器、捷变频信号发生器、雷达目标模拟器、通信信号模拟器等。按覆盖频段主要分为低频信号发生器、高频信号发生器、射频信号发生器、微波信号发生器、毫米波信号发生器等。
信号发生器的基本构成包括频率合成、信号调理、调制信号以及智能控制等部分(见图)。①频率合成以高频率稳定度的时钟为频率基准,综合利用直接频率合成、间接频率合成、直接数字频率合成等技术,产生信号发生器所需特定频率的信号,基本决定了信号发生器的频谱特性。②信号调理主要包括信号的放大、滤波(抑制谐波)、自动电平控制(ALC)系统和程控衰减器,实现信号幅度参数的调节,基本决定了信号发生器的幅度特性。③调制信号用于产生频率调制、相位调制、幅度调制、数字基带信号以及脉冲信号。④智能控制,指实现信号发生器内部各单元的控制,并为使用提供人机交互。信号发生器的功能主要有连续波输出、扫频输出、频率调制、相位调制、幅度调制、脉冲调制、数字调制以及特定的信号模拟等。
信号发生器的技术指标可以从描述信号的几个不同角度来分类:①频率特性,包括频率范围、频率准确度、频率稳定度、频率分辨力等。②频谱纯度,包括单边带相位噪声、杂散、谐波、分谐波等。③功率(幅度)特性,包括最大输出功率、最小输出功率、功率准确度、功率稳定性、功率分辨力等。④调制特性,包括调频准确度、调相准确度、调幅准确度、脉冲调制开关比、误差矢量幅度(EVM)等。
在雷达、通信、导航等诸多电子设备中,各类接收机是其主要组成部分和关键分设备之一,对装备的性能起着非常重要的作用。可利用信号发生器产生不同特性的标准信号,实现对接收机工作频率范围、灵敏度、动态范围、带宽、交调失真等诸多指标的测试。在发射机指标测试中,可用信号发生器替代发射机的本振信号或中频信号,实现对发射机增益、带宽等指标的测试。