Генератор сигналов - Signal generator
А генератор сигналов один из класса электронный устройства, которые генерируют электронные сигналы с заданными свойствами амплитуды, частоты и формы волны. Эти сгенерированные сигналы используются в качестве стимула для электронных измерений, обычно используемых при проектировании, тестировании, устранении неполадок и ремонте электронных или электроакустических устройств, хотя часто они также используются в художественном плане. [1]
Существует много разных типов генераторов сигналов с разными целями и приложениями и с разной стоимостью. Эти типы включают генераторы функций, Генераторы ВЧ и СВЧ сигналов, генераторы основного тона, генераторы сигналов произвольной формы, генераторы цифровых образов, и генераторы частоты. В общем, ни одно устройство не подходит для всех возможных приложений.
Генератор сигналов может быть таким же простым, как генератор с откалиброванными частотой и амплитудой. Генераторы сигналов более общего назначения позволяют управлять всеми характеристиками сигнала. Современные генераторы сигналов общего назначения будут иметь микропроцессорное управление, а также могут позволять управление с персонального компьютера. Генераторы сигналов могут быть отдельно стоящими автономными приборами или могут быть включены в более сложные автоматические испытательные системы.
История
В июне 1928 г. Общее радио 403, был первым коммерческим генератором сигналов, когда-либо продававшимся. Он поддерживает диапазон частот от 500 Гц до 1,5 МГц.[2] Кроме того, в апреле 1929 года General Radio выпустила на рынок первый коммерческий стандарт частоты с частотой 50 кГц.[3]
Генераторы сигналов общего назначения
Генератор функций
А генератор функций это устройство, которое производит простые повторяющиеся формы волны. Такие устройства содержат электронный генератор, а цепь который способен создавать повторяющиеся форма волны. (Современные устройства могут использовать цифровая обработка сигналов для синтеза сигналов, за которым следует цифро-аналоговый преобразователь или ЦАП для создания аналогового выхода). Наиболее распространенная форма волны - это синусоидальная волна, но пилообразный, шаг (пульс ), квадрат, и треугольный генераторы сигналов обычно доступны как генераторы сигналов произвольной формы (AWG). Если осциллятор работает выше звуковая частота диапазон (> 20 кГц ), генератор часто включает в себя модуляция функция, такая как амплитудная модуляция (AM), модуляция частоты (FM), или фазовая модуляция (PM), а также второй осциллятор, который обеспечивает звуковая частота форма волны модуляции.
Генератор сигналов произвольной формы
Генератор сигналов произвольной формы (AWG или ARB) - это сложный генератор сигналов, который генерирует сигналы произвольной формы в опубликованных пределах частота диапазон, точность и выходной уровень. В отличие от функционального генератора, который производит небольшой набор определенных сигналов, AWG позволяет пользователю определять исходный сигнал множеством различных способов. AWG обычно дороже, чем генератор функций, и часто имеет меньшую полосу пропускания. AWG используется в приложениях для проектирования и тестирования более высокого уровня.
Генераторы ВЧ и СВЧ сигналов
RF (радиочастота) и микроволновая печь генераторы сигналов используются для тестирования компонентов, приемников и тестовых систем в широком спектре приложений, включая сотовую связь, Wi-Fi, WiMAX, GPS, аудио и видеовещание, спутниковая связь, радар и радиоэлектронная борьба. Генераторы радиочастотных и микроволновых сигналов обычно имеют схожие функции и возможности, но различаются по частотному диапазону. Генераторы радиочастотных сигналов обычно находятся в диапазоне от нескольких кГц до 6 ГГц, тогда как генераторы микроволновых сигналов охватывают гораздо более широкий частотный диапазон, от менее 1 МГц до не менее 20 ГГц. Некоторые модели достигают частоты до 70 ГГц с прямым коаксиальным выходом и до сотен ГГц при использовании с модулями внешних источников волновода. Генераторы радиочастотных и микроволновых сигналов можно разделить на генераторы аналоговых или векторных сигналов.
Генераторы аналоговых сигналов
Генераторы аналоговых сигналов на основе синусоидального генератора были обычным явлением до появления цифровой электроники и используются до сих пор. Произошло резкое различие в назначении и конструкции генераторов радиочастотных и звуковых сигналов.
- РФ
Генераторы ВЧ сигналов производят непрерывная волна радиочастотные сигналы определенной, регулируемой амплитуды и частоты. Многие модели предлагают различные типы аналоговой модуляции либо в качестве стандартного оборудования, либо в качестве дополнительной возможности базового блока. Это может включать AM, FM, ΦM (фазовая модуляция) и импульсная модуляция. Общей чертой является аттенюатор изменять выходную мощность сигнала. В зависимости от производителя и модели выходная мощность может составлять от -135 до +30 дБмВт. Желателен широкий диапазон выходной мощности, поскольку для разных приложений требуется разная мощность сигнала. Например, если сигнал должен пройти через очень длинный кабель к антенне, может потребоваться высокий выходной сигнал, чтобы преодолеть потери в кабеле и при этом иметь достаточную мощность на антенне. Но при тестировании чувствительности приемника требуется низкий уровень сигнала, чтобы увидеть, как приемник ведет себя в условиях низкого отношения сигнал / шум.
Генераторы радиочастотных сигналов доступны в виде настольных приборов, инструментов для монтажа в стойку, встраиваемых модулей и в форматах на уровне карты. Мобильные, полевые и бортовые приложения выигрывают от более легких платформ с батарейным питанием. При автоматизированном и производственном тестировании доступ через веб-браузер, который позволяет управлять несколькими источниками, и более высокая скорость переключения частот сокращают время тестирования и производительность.
Генераторы ВЧ сигналов необходимы для обслуживания и настройки. радиоприемники, и используются для профессиональных радиочастотных приложений.
- AF
Генераторы сигналов звуковой частоты генерируют сигналы в диапазоне звуковых частот и выше. Ранним примером был HP200A Audio Oscillator, первый продукт, продаваемый Компания Hewlett-Packard в 1939 году. Применения включают проверку частотной характеристики звукового оборудования и множество применений в электронной лаборатории.
Оборудование искажение могут быть измерены с использованием аудиогенератора с очень низким уровнем искажений в качестве источника сигнала, с соответствующим оборудованием для измерения выходных искажений гармоника за гармоникой с анализатор волн, или просто полное гармоническое искажение. Искажение в 0,0001% может быть достигнуто генератором аудиосигнала с относительно простой схемой.[4]
Векторный генератор сигналов
С появлением цифровых систем связи больше невозможно адекватно тестировать эти системы с помощью традиционных аналоговых генераторов сигналов. Это привело к разработке векторного генератора сигналов, который также известен как генератор цифровых сигналов. Эти генераторы сигналов способны генерировать радиосигналы с цифровой модуляцией, которые могут использовать любой из большого количества цифровая модуляция форматы, такие как QAM, QPSK, ФСК, БПСК, и OFDM. Кроме того, поскольку современные коммерческие системы цифровой связи почти все основаны на четко определенных отраслевых стандартах, многие генераторы векторных сигналов могут генерировать сигналы на основе этих стандартов. Примеры включают GSM, W-CDMA (UMTS), CDMA2000, LTE, Wi-Fi (IEEE 802.11), и WiMAX (IEEE 802.16). В отличие от военных систем связи, таких как JTRS, которые придают большое значение надежности и информационной безопасности, обычно используют очень проприетарные методы. Чтобы проверить эти типы систем связи, пользователи часто создают свои собственные пользовательские формы сигналов и загружают их в генератор векторных сигналов для создания желаемого тестового сигнала.
Генератор цифровых шаблонов
Генератор логических сигналов или генератор шаблонов данных или генератор цифровых последовательностей генерирует логические сигналы - это логические единицы и нули в виде обычных уровней напряжения. Обычные стандарты напряжения: LVTTL, LVCMOS Он отличается от «генератора импульсов / последовательностей», который относится к генераторам сигналов, способным генерировать логические импульсы с различными аналоговыми характеристиками (такими как время нарастания / спада импульса, длительность высокого уровня и т. Д.).
Генератор цифровых шаблонов используется в качестве источника стимулов для цифровых интегральных схем и встроенных систем - для функциональной проверки и тестирования.
Генераторы сигналов специального назначения
В дополнение к вышеупомянутым устройствам общего назначения существует несколько классов генераторов сигналов, предназначенных для конкретных приложений.
Генераторы звука и генераторы звука
Генератор основного тона - это тип генератора сигналов, оптимизированный для использования в аудио и акустика Приложения. Генераторы высоты тона обычно включают синусоидальные волны на звуковая частота диапазон (20 Гц –20 кГц). Сложные генераторы высоты тона также будут включать генераторы развертки (функция, которая изменяет выходную частоту в диапазоне для проведения измерений в частотной области), генераторы многотональных сигналов (которые выводят несколько шагов одновременно и используются для проверки интермодуляционные искажения и другие нелинейные эффекты) и тональные посылки (используемые для измерения реакции на переходные процессы). Генераторы высоты тона обычно используются вместе с измерители уровня звука, при измерении акустики комнаты или системы воспроизведения звука и / или с помощью осциллографов или специализированных анализаторов звука.
Многие генераторы высоты тона работают в цифровой домен, производящий вывод в различных цифровых аудиоформатах, таких как AES3, или SPDIF. Такие генераторы могут включать в себя специальные сигналы для стимулирования различных цифровых эффектов и проблем, таких как вырезка, дрожь, битовые ошибки; они также часто предоставляют способы манипулировать метаданные связаны с цифровыми аудиоформатами.
Период, термин синтезатор используется для устройства, которое генерирует аудиосигналы для музыки или использует несколько более сложные методы.
Компьютерные программы
Компьютерные программы может использоваться для генерации сигналов произвольной формы на универсальном компьютере и вывода сигнала через выходной интерфейс. Такие программы могут быть коммерческими или бесплатными. Простые системы используют стандартный компьютер звуковая карта в качестве устройства вывода, ограничивая точность формы выходного сигнала и частоту в пределах звуковая частота группа.
Генератор видеосигнала
Генератор видеосигнала - это устройство, которое выводит заранее определенные видео и / или телевидение формы сигналов и другие сигналы, используемые для стимулирования неисправностей или помощи в параметрических измерениях телевизионных и видеосистем. Широко используются несколько различных типов генераторов видеосигналов. Независимо от конкретного типа, выход видеогенератора обычно будет содержать синхронизация сигналы, подходящие для телевидения, включая горизонтальные и вертикальные синхроимпульсы (в аналоговом формате) или синхрословы (в цифровом формате). Генераторы составной видеосигналы (например, NTSC и PAL ) также будет включать цветная вспышка сигнал как часть вывода. Генераторы видеосигналов доступны для самых разных приложений и для самых разных цифровых форматов; многие из них также включают возможность генерации звука (поскольку звуковая дорожка является важной частью любой видео-, телевизионной программы или кинофильма).
Смотрите также
- Генератор сигналов АН / УРМ-25Д, Оборудование 1950-х годов все еще используется.
- Генератор цифровых шаблонов, для формирования сигналов цифрового (логического) типа
использованная литература
- ^ "Что такое генератор сигналов?". Tektronix.
- ^ Берк, Чарльз (март 1930). «Стандартно-сигнальный метод измерения характеристик приемника» (PDF). Общее радио. В архиве (PDF) с оригинала 18 декабря 2018 г.
Экспериментатор - Выпуск Vol. IV, № 10
- ^ Тиссен, Артур (1965). "История Генеральной радиокомпании 1915-1965 гг." (PDF). Общее радио. В архиве (PDF) с оригинала 18 декабря 2018 г.
- ^ Capacitor Sounds 1 - Испытательный осциллятор 1 кГц с низким уровнем искажений (менее 1 PPM), C Bateman, Electronics World, июль 2002 г., расширен - март 2003 г.. Описание, размеры, схема и расположение печатной платы
