01回顧歷史

信號發生器的發展

信號發生器是一種常用的信號源，廣泛應用于電子電路、自動控制和科學試驗等領域。它是一種為電子測量和計量工作提供符合嚴格技術要求的電信號設備。因此，信號發生器和示波器、電壓表、頻率計等儀器一樣是最普通、最基本的，也是應用最廣泛的電子儀器之一，幾乎所有的電參量的測量都需要用到信號發生器。

自六十年代以來，信號發生器有了迅速的發展，出現了函數發生器、掃頻信號發生器、合成信號發生器、程控信號發生器等新種類。各類信號發生器的主要性能指標也都有了大幅度的提高，同時在簡化機械結構、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進展。

?這是1930年由馬可尼儀器公司發明的電子管信號源，滿滿的復古感。

?1935年的信號源產品比1930年的顯得小巧精致一些。

?1947年的信號源控制鍵多了許多，對于儀表的操作更加靈活。

?1950年信號源的產品質量得到了明顯提升。

?1970年的信號源已經可以產生AM/FM信號。

?1972年的信號源在頻率穩定度和精度方面得到了很大提升。

?1976年的信號源內部已經采用了頻率綜合器技術，該技術現在還在使用中。

?1981年的信號源已經支持GPIB可編程了，儀表操作自動化程控得以實現。

?1990年LCD顯示屏幕的信號源誕生。

?1992年的信號源已經和現在信號源非常接近了。

02信號發生器的分類

現在市場上充斥著很多種信號源，它的分類經常讓人摸不著頭腦，如圖11所示，對常用信號源的分類。

圖11

總的來說信號源分為復合信號發生器和邏輯信號發生器兩種，其中復合信號發生器包括射頻信號發生器、函數發生器以及任意波形發生器三種，而邏輯信號發生器又包括了脈沖信號發生器和碼型信號發生器兩種。其中被使用最廣泛的就是函數發生器和任意波形發生器。

03信號發生器的關鍵技術

頻率合成技術

頻率合成技術起源于二十世紀30年代，至今己有六十多年的歷史。所謂頻率合成就是將具有低相位噪聲、高精度和高穩定度等綜合指標的參考頻率源經過電路上的混頻、倍頻或分頻等信號處理以便對其進行數學意義上的加、減、乘、除等四則運算，從而產生大量具有同樣精確度的頻率源。實現頻率合成的電路叫頻率合成器，頻率合成器是現代電子系統的重要組成部分。在通信、雷達和導航等設備中，頻率合成器既是發射機的激勵信號源，又是接收機的本地振器;在電子對抗設備中，它可以作為干擾信號發生器;在測試設備中，可作為標準信號源，因此頻率合成器被人們稱為許多電子系統的“心臟”。

對信號頻率進行合成的方式主要有三種：

1.直接頻率合成

利用振蕩器直接輸出要求的頻率信號，晶體振蕩器因其Q值高而得到廣泛應用，采用恒溫晶振和穩補晶振可進一步提高其頻率穩定度。主要應用于單點頻率信號合成。

圖12 直接頻率合成原理框圖

2. 間接頻率合成

利用PLL鎖相環進行頻率合成，其特點是可輸出寬頻率范圍信號，頻率變化步進較小，頻率跳變速度較快。但存在頻率變化步進和相噪指標相矛盾的缺點。PLL間接頻率合成是頻率合成的主要方式。

圖13 間接頻率合成原理框圖

3.直接數字合成（DDS）

JosephTierney等3人于1971年提了直接數字頻率合成的思想，但由于受當時微電子技術和數字信號處理技術的限制，DDS技術沒有受到足夠重視，隨著電子工程領域的實際需要以及數字集成電路和微電子技術的發展，DDS技術日益顯露出它的優性，利用數字技術進行信號波形合成，其特點是輸出頻率步進指標很高，頻率跳變速度很快，但輸出頻率范圍較窄。

圖14 DDS直接數字合成技術原理框圖

圖15 信號源頻率合成技術及其優缺點

04典型射頻微波源原理

模擬源和矢量源

圖16 模擬射頻微波源原理圖

由上圖，我們可以看到模擬微波源主要由參考時鐘，頻率綜合器和輸出單元構成，參考部分主要負責輸出穩定的參考時鐘信號，頻率綜合器通過PLL技術進行倍頻，輸出需要的頻率范圍，輸出單元通過ALC負反饋技術負責調整輸出期望電平。

圖17 矢量射頻微波源原理圖

矢量信號源是在模擬源的基礎上發展而來的，主要增加了基帶發生器和I/Q調制器，任何一個復雜信號都可以拆分為I信號和Q信號，因此矢量源得到了廣泛的應用，比如大家熟悉的LTE,5G NR,WIFI等等復雜信號都是可以由矢量信號源產生。

05射頻微波源的典型應用

高質量信號測試（例如本地振蕩器替代）如圖18，R&S SMA100B業界SSB性能最優的測試方案。

增益、線性度的測量，如圖19，這是射頻微波領域典型的元器件測試方案。

組件開發/測試（例如 ADC），如圖20，該方案在ADC芯片測試開發中，可以精準高效地幫客戶完成測試。

接收機測試（雙音測試，產生干擾或阻塞信號），如圖21，在終端客戶測試中，接收雙音和阻塞測試是終端必測項目，R&S的產品提供了完整方案。

EMC測試，如圖22，眾所周知，EMC測試在電子領域的重要性，R&S在該領域深耕多年，得到了業界普遍認可，我們的模擬源在EMS測試中扮演了重要角色。

航空電子應用（例如 VOR、ILS），如圖23，對于VOR/ILS測試，R&S的射頻微波源都有很好的解決方案。

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軍事/雷達應用，如圖24，微波脈沖信號產生器在軍工，民航等廣泛領域得到了普遍應用。

無線通信，如圖25，我們的矢量信號源SMW200A是基站廠商必選的矢量源，主要是最大2G調制帶寬，帶內平坦度小于0.4db，Fading和MIMO等關鍵指標優秀，得到了業界普遍認可。

數字廣播，如圖26，我們的SMCV100B信號源可為客戶提供：audio AM/FM，DAB/DAB+，ISDBT，DRM，CDR等多種數字廣播標準，與眾多車企都有廣泛合作。

GNSS導航，如圖27，高性價比SMBV100B衛星模擬器支持GPS, BeiDou，Glonass，Galileo四大導航系統和QZSS，IRNSS兩個區域定位系統，為廣大的導航客戶提供了完備的解決方案。

矢量信號源產生自定義數字了調制信號，如圖28，該方案為客戶自定義調制方式提供了很好的方案，客戶基于我們的工具Vam，可以完全定義數字信號組和與之對應的模擬IQ值，星座圖對應產生，該方案在客戶自定義調制方案中應用廣泛。

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