如何为应用选择合适的信号源
中心议题：
- 如何为应用选择合适的信号源
- 任意波形发生器
- 函数发生器
- 典型的DDS函数发生器
任意波形发生器
任意波形发生器(AWG)通常提供较深的存储器，较大的动态范围以及较宽的带宽，来满足各式各样的应用，包括通信、半导体和系统测试。AWG接收来自PC的用户自定义数据，并利用这些数据来生成任意波形。AWG用户可以将想要产生的一系列波形下载到仪器所带的存储器中。通常，可以存储实际的波形和形成这些波形所需的波形序列指令。
现在请看一下AWG的基本架构。要从AWG上产生一种波形，必须先创建任意波形本身。像模拟波形编辑器，调制工具，以及国家仪器公司(NI)的 LabVIEW这类的软件工具都能够简化这些波形的创建。这些波形和其波形序列指令都存在仪器所带的RAM中。
波形生成序列通常从TTL硬件触发器开始。各种波形由许多单个的样本构成，而生成采样率由仪器的采样时钟确定。从内部采样时钟时基(100 MHz VCXO)中导出采样时钟有几种不同模式，包括DDS定时Div/N时钟，以及几种提供不同外部时钟的模式。另外，对于用于仪器的锁相环的频率基准，也有几种不同的选择。
波形通过存储器到数模转换器(DAC)，数模转换器将数字采样样本转换成所需的模拟输出波形。在DAC之前，样本被数字滤波，而经过DAC之后，模拟输出又通过一个模拟滤波器。这些数字和模拟滤波器通过插值来增加采样率，并通过谐波低通滤波器滤除寄生信号，从而极大地改进了信号的质量。通常，这些滤波器都能够软件编程。
图 1：任意波形发生器的基本架构。
AWG允许用户规定波形片断，并通过重复来构建复杂波形。由于AWG将波形存储在自身存储器中，故波形长度受限。波形循环帮助产生具有多次重复的子段的信号。对波形段进行循环改善了存储效率，并增加了波形的持续时间。
AWG还可以规定波形中不同的级，每级都可以包括不同的波形段和不同的循环次数。AWG依次产生每一个定义的波形段。通过组合先后顺序和循环次数，就能够利用很小的存储器容量来构建非常复杂的波形。AWG可以为每段指定不同的波形片段，不过不同段之间的过渡点上的相位不一定是连续的。
最后，许多AWG都具有一个仿函数发生器功能。此时，当要求输出一个标准函数波形时，可以先用软件来产生，并下载到AWG上，然后再由AWG输出。这就不同于下面将要介绍的全DDS技术。
函数发生器
函数发生器产生固定波形，如正弦波、方波或三角波，频率可调节。函数发生器无需来自计算机或大容量存储缓冲器的连续输入，因为设备本身能够产生这些波形。
函数发生器可以基于模拟技术，也可以基于数字技术。模拟函数发生器利用模拟硬件来产生简单的函数，并在需要指定频率的静态正弦波或方波时经常使用。而数字函数发生器采用直接数字综合(DDS)，DAC，数字信号处理，以及一个单周期存储缓冲器来产生信号。DDS技术依赖数字控制的方法，利用单基准时钟频率来实现一个模拟频率源。DDS能够实现高精度和高分辨率，高温度稳定度，高宽带，以及随机的和相位连续的频率切换。
许多信号源通过对一个内部时基进行整数分频来产生时钟信号，这被称为除N方法。但是，用除N方法来产生时钟，只能产生有限的时钟频率。AWG，甚至几个时钟频率产生器，可以采用DDS技术来产生具有非常精细的更新频率时钟信号，而这是除N方法无法实现的。
典型的DDS函数发生器
一个完整周期的函数波形被存储在上面所示的存储器查找表中。相位累加器跟踪输出函数的电流相位。为了输出一个非常低的频率，采样样本之间的差相位 (Δ)将非常小。例如，一个很慢的正弦波可能将有1度的Δ相位。则波形的0号采样样本采得0度时刻的正弦波的幅度，而波形的1号采样将采得1度时刻的正弦波的幅度，依次类推。经过360次采样后，将输出正弦曲线的全部360度，或者确切地说是一个周期。一个较快的正弦波可能会有10度的Δ相位。于是，36 次采样就会输出正弦波的一个周期。如果采样率保持恒定，上述较慢的正弦波的频率将比较快的正弦波慢10倍。12下一页> 关键字：信号源 信号源选择 信号发生器 本文链接：http://www.cntronics.com/public/art/artinfo/id/80011201
图 2：典型DDS函数发生器的架构方框图。
进一步说，一个恒定的Δ相位必将导致一个恒定正弦波频率的输出。但是，DDS技术允许通过一个频率表迅速地改变信号的Δ相位。函数发生器能够指定一个频率表，该表包括由波形频率和持续时间信息组成的各个段。函数发生器按顺序产生每个定义的频率段。通过生成一个频率表，可以构建复杂的频率扫描信号和频率跳变信号。DDS允许函数发生器的相位从一级到另一级连续变化。
矢量信号发生器提供高灵活度和强大的解决方案，可用于科学研究，通信，消费电子，宇航/国防，半导体测试以及一些新兴领域，如软件无线电，无线电频率识别(RFID)，以及无线传感网络等。
表1：各类信号源的特性和功能比较一览表。
