信號發(fā)生器是做什么用的?
普源信號發(fā)生器為您提供完善的解決方案:
信號發(fā)生器的作用
信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器,在生產(chǎn)實踐和科技領域中有著廣泛的應用。能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波(含方波)、正弦波等。信號發(fā)生器一般區(qū)分為函數(shù)信號發(fā)生器及任意波形發(fā)生器,而函數(shù)波形發(fā)生器在設計上又區(qū)分出模擬及數(shù)字合成式。
函數(shù)信號發(fā)生器又叫做AFG,其特點是采樣率不變,通過改變?nèi)↑c的步進來改變信號的頻率。帶來的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單、靈活,能夠快速響應頻率變化,應用范圍廣泛,但是波形點有缺失。而任意波形發(fā)生器又叫做AWG,其取點的步進不變,通過改變采樣率來改變信號的頻率,因此波形點無缺失,能完整再現(xiàn)原始信號,但是系統(tǒng)復雜,價格昂貴,頻率響應較慢。
如今信號源常用的合成方式是DDS技術,也就是直接數(shù)字頻率合成技術。這是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的全數(shù)字頻率合成技術。與傳統(tǒng)的頻率合成技術相比,DDS技術具有以下優(yōu)點:
可以產(chǎn)生任意波;
DDS技術具有極高的頻率分辨率;
具有極快的變頻速度且變頻相位連續(xù);
容易實現(xiàn)對輸出信號的多種調(diào)制;
當然,DDS也有抖動較大,受奈奎斯特定理限制等局限。

方波
正弦波

三角波

高斯白噪聲
除了以上方波、正弦波、三角波、白噪聲等基礎波形外,信號源還可以對信號進行模擬調(diào)制(AM,F(xiàn)M,PM),數(shù)字調(diào)制(ASK,F(xiàn)SK,PSK),疊加等處理。
調(diào)制就是將波形的某一參數(shù)替換成含有信息的變量。如下圖所示,通過改變幅度攜帶信息的為幅度調(diào)制(AM),通過改變頻率攜帶信息的為頻率調(diào)制(FM),通過改變相位攜帶信息的為相位調(diào)制(PM)。

在上述模擬調(diào)制中,調(diào)制波的變化過程是連續(xù)的,解調(diào)出來的信息也是連續(xù)的模擬信號。而在數(shù)字調(diào)制則是通過兩個不同的幅度、頻率或相位去表征數(shù)字信號的0、1信號,對應的分別是ASK,F(xiàn)SK和PSK。

AM調(diào)制

FSK調(diào)制

方波疊加正弦波
2. 信號源的應用
信號發(fā)生器的應用大體上可以分為兩個大類,一類是作為激勵源,而另外一類是作為模擬源。
信號源作為激勵源時,其信號主要作用是控制系統(tǒng)內(nèi)其他設備工作狀態(tài)。例如通過PWM信號控制步進電機。在PWM調(diào)速步進電機中,電機驅(qū)動信號的占空比直接決定了電機的速度。而信號源剛好可以連續(xù)輸出占空比可調(diào)的脈沖信號。這些信號會被放大并送入步進電機的定子線圈中,控制電機的運動。PWM調(diào)速步進電機在機器人中應用廣泛。機器人需要運動精確、可控制、可重復的運動。PWM調(diào)速步進電機可以提供這種控制,使機器人能夠在復雜的環(huán)境中進行精細的操作。PWM調(diào)速步進電機在醫(yī)療設備中也有廣泛的應用。PWM調(diào)速步進電機可以用于控制醫(yī)療設備的運動,例如控制血壓計的壓力、控制呼吸機的通氣量等。在自動化生產(chǎn)線中,PWM調(diào)速步進電機是非常重要的組件。自動化生產(chǎn)線需要高效、精確的控制,以確保生產(chǎn)過程的高效性和質(zhì)量。PWM調(diào)速步進電機可以用于控制生產(chǎn)線上的各種運動,例如控制機械臂的運動、控制輸送帶的速度等。

步進電機轉(zhuǎn)速與PWM信號關系圖(黃色方波為PWM信號,紫色正弦為電機轉(zhuǎn)速變化曲線)
而在信號源作為模擬源使用時,需要其具備讀取外部波表并按波表輸出信號的能力。常用于如雷達信號仿真復現(xiàn),傳感器輸出特性信號復現(xiàn)等場景。工程師可以通過對還原出來的信號進行二次處理,或者對多次獲取的信號進行比較,從中獲取關鍵信息。其中信號源的存儲深度越大,能夠復現(xiàn)的波形長度就越長。信號源的可調(diào)采樣率范圍越大,能夠還原出的信號細節(jié)就越多。

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