【技术科普】|有趣的信号源-上海信尔立测试设备有限公司

【技术科普】|有趣的信号源

回顾历史

信号发生器的发展

信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。因此，信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。

自六十年代以来，信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器、扫频信号发生器、合成信号发生器、程控信号发生器等新种类。各类信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高，同时在简化机械结构、小型化、多功能等各方面也有了显著的进展。

信号发生器的分类

现在市场上充斥着很多种信号源，它的分类经常让人摸不着头脑，如图11所示，对常用信号源的分类。

总的来说信号源分为复合信号发生器和逻辑信号发生器两种，其中复合信号发生器包括射频信号发生器、函数发生器以及任意波形发生器三种，而逻辑信号发生器又包括了脉冲信号发生器和码型信号发生器两种。其中被使用最广泛的就是函数发生器和任意波形发生器。

信号发生器的关键技术

频率合成技术

频率合成技术起源于二十世纪30年代，至今己有六十多年的历史。所谓频率合成就是将具有低相位噪声、高精度和高稳定度等综合指标的参考频率源经过电路上的混频、倍频或分频等信号处理以便对其进行数学意义上的加、减、乘、除等四则运算，从而产生大量具有同样精确度的频率源。实现频率合成的电路叫频率合成器，频率合成器是现代电子系统的重要组成部分。在通信、雷达和导航等设备中，频率合成器既是发射机的激励信号源，又是接收机的本地振器;在电子对抗设备中，它可以作为干扰信号发生器;在测试设备中，可作为标准信号源，因此频率合成器被人们称为许多电子系统的“心脏”。

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）

JosephTierney等3人于1971年提了直接数字频率合成的思想，但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制，DDS技术没有受到足够重视，随着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展，DDS技术日益显露出它的优性，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。

典型射频微波源原理

模拟源和矢量源

矢量信号源是在模拟源的基础上发展而来的，主要增加了基带发生器和I/Q调制器，任何一个复杂信号都可以拆分为I信号和Q信号，因此矢量源得到了广泛的应用，比如大家熟悉的LTE,5G NR,WIFI等等复杂信号都是可以由矢量信号源产生。

射频微波源的典型应用

高质量信号测试（例如本地振荡器替代）如图18，R&S SMA100B业界SSB性能最优的测试方案。