信號發生器的基本原理

　　信號發生器，射頻圈的幾大基礎儀表之一，高手們就不說了，早就玩地溜溜的。射頻君是拋磚引玉，給剛入門的初級攻城師門講講，拋磚引玉哈，歡迎大家多提意見。

　　現代信號發生器的結構非常復雜，與早期的簡易信號發生器天差地別，但總體基本結構功能單元還是類似的。信號發生器的主要部件有頻率產生單元、調制單元、緩沖放大單元、衰減輸出單元、顯示單元、控制單元。

　　頻率產生單元是信號發生器的基礎和核心。隨著PLL鎖相環頻率合成器電路的興起，高檔信號發生器紛紛采用頻率合成技術，其優點是頻率輸出穩定(頻率合成器的參考基準頻率由石英晶體產生)，頻率可以步進調節，頻率顯示機構可以用數字化顯示或者直接設置。早期的高精度信號發生器為了得到較小的頻率步進，將鎖相環做得非常復雜，成本很高，體積和重量都很大。目前的中信號發生器采用了更*的DDS頻率直接合成技術，具有頻率輸出穩定度高、頻率合成范圍寬、信號頻譜純凈度高等優點。由于DDS芯片高度集成化，所以信號發生器的體積很小。

　　信號發生器的分類與用途

　　信號發生器，顧名思義，就是產生我們所需要的信號。從器件的測試，到系統級的研發，從芯片的開發，到儀器的計量，信號發生器無處不在，是儀表中的重頭產品之一。

　　信號發生器有很多種分類方法，按照頻率覆蓋范圍可以分為低頻信號發生器、高頻信號發生器和微波信號發生器;按照輸出信號的類型分類，如射頻信號發生器、掃描信號發生器、頻率合成器、噪聲信號發生器、脈沖信號發生器等等。現在由于調制方式越來越多，可輸出數字通信中常用調制信號的矢量信號發生器也大量應用;甚至還有USB等超小型化信號源也開始加入信號發生器的大家族。

　　信號發生器的指標

　　信號發生器的工作頻率范圍、頻率穩定度、頻率精度、信號頻譜純度都與頻率產生單元有關，也是信號發生器性能的重要指標。

　　下面針對比較重要的高頻信號發生器，我們來看一下信號發生器的主要指標：

　　頻率特性

　　這里面比較重要的是頻率準確度和頻率穩定度。這兩個指標如果不準，基本就類似于的瞄準系統失靈，于是乎的就不一定飛向敵人了。。。

　　頻率準確度，表征指頻率實際值對其標稱值的相對偏差。

　　頻率穩定度，指在一定時間間隔內頻率準確度的變化，它表征信號源維持工作于恒定頻率的能力。

幅度特性

　　幅度特性包括輸出幅度范圍、幅度精度、幅度分辨率等。如下就是一個典型的高頻信號源的幅度相關的典型指標：

　　Range (-136dBm to +25dBm)

　　Accuracy (+/- 0.6dB)

　　Resolution (0.01dB)

　　Switching Speed (25ms)

　　Reverse Power Protection(0.5W)

　　頻譜純度

　　頻譜純度相關的指標比較多，比較重要的有相位噪聲、剩余調頻和雜散。

　　連續波信號質量好壞的評估主要在頻域上進行，頻域上的雜散包含連續和離散成份，它們都對應時域上的失真。連續的噪聲邊帶稱為相位噪聲，離散的雜散根據其與基波的頻率關系分為諧波和雜波。

　　相位噪聲主要由振蕩器內部噪聲帶來，而諧波雜波的形成與器件的非線性有關

　　vo(t) =a1 vi(t) + a2 vi2(t) + a3 vi3(t) + …

　　若輸入為理想正弦信號，通過非線性作用輸出為：

　　vo(t) =a1 sin(wt) + a2 sin2(wt) + a3 sin3(wt) + …

　　=a2/2 + a1 sin(wt) + 3a3/4 sin(wt)+ a2/2 sin(2wt) + a3/4 sin(3wt) + …

　　所以頻譜純度就受影響了。。。

　　比較典型的頻譜純度示意圖大家可以參考下面的這張：

　　高頻信號發生器在輸出正弦波的同時，一般還能輸出調幅波和調頻波，有的還帶有調相和脈沖調制等功能。

　　當調制信號由信號發生器內部產生時，稱為內調制。

　　當調制信號由外部電路或低頻信號發發生器提供時，稱為外調制。

　　高頻信號發生器的調制特性包括調制方式、調制頻率、調制系數以及調制線性等。