Генераторы электрических сигналов
Вступление
Генератор электрических сигналов представляет собой прибор, который генерирует электрический сигнал необходимой формы с заданными характеристиками.
Генераторы сигналов могут использоваться для тестирования, проверки, настройки устройств.
Предназначение генераторов сигналов
Генераторы сигналов используются в качестве источника тестовых сигналов, подающихся на исследуемое устройство или на его компоненты (усилители, фильтры, различные модули) с целью измерения их характеристик.
Основная функция генератора сигналов – это производство сигналов с цифровой и аналоговой модуляцией с заданными временными параметрами.
Сигнал в приборе может изменяться от простого прямоугольного, пилообразного, синусоидального до сигнала с модуляцией аналоговой (ФМ, ЧМ, АМ) или до сложного сигнала с цифровой модуляцией (сотовая связь).
Часто генераторы электрических сигналов применяются при разработке, а также производстве электронных компонентов и модулей.
В этом случае сгенерированный прибором сигнал подается на исследуемый ВЧ-модуль (фильтр, усилитель).
Далее сигнал на выходе тестируемого модуля подвергается анализу при помощи других контрольно-измерительных устройств, таких как: осциллограф, измеритель мощности, анализатор спектра.
Анализ сигнала охарактеризует степень исправности работы модуля.
Современные генераторы электрических сигналов при необходимости способны добавлять к тестовому сигналу шум или имитировать распространение многолучевое входного сигнала.
Эти возможности современных генераторов электрических сигналов позволяют изучать работу приемника при сильно зашумленных сигналах.
Типы генераторов электрических сигналов
Генераторы электрических сигналов отличаются своими характеристиками и функциями, которые определяют область их применения.
Одними из таких характеристик являются: типы модуляции (цифровая, аналоговая), чистота спектра, диапазон частот и уровней, добавление к сигналу определенных помех (имитация многолучевого распространения, шум) и прочее.
Простые генераторы электрических низкочастотных сигналов называют генераторами стандартных сигналов.
Эти генераторы формируют прямоугольный, пилообразный, синусоидальный сигнал на частотах 20 – 20 000 Гц.
Настроить амплитуду или частоту выходного сигнала можно вручную.
При тестировании с переменной входной частотой возможно использовать измерители уровня (анализатор спектра, осциллограф, измеритель мощности) для измерения у передающей системы полной частотной характеристики.
Генератор стандартных сигналов можно применять для тестирования электронных схем, например, усилителей.
Генераторы ВЧ сигналов применяются для создания ВЧ синусоидальных колебаний.
Такие приборы имеют функцию качания частоты, которая позволяет проводить в заданном диапазоне частот повторяющуюся развертку.
Частоты здесь могут быть в радиусе несколько кГц – десятки ГГц.
Генераторы ВЧ электрических сигналов разделяют на аналоговые и векторные.
Аналоговые генераторы формируют сигналы с амплитудной и частотной модуляцией, импульсные сигналы.
Генераторы векторных сигналов формируют сигналы с цифровой модуляцией (стандарты цифрового ТВ и радио, сотовой связи).
Генераторы и аналоговые, и векторные позволяют формировать ВЧ несущие сигналы.
Генераторы сигналов произвольной формы представляют собой векторные устройства, у них данные модуляции заранее рассчитываются и хранятся в памяти.
Сигнал на выходе такого генератора всегда модулирующий.
Эти генераторы могут формировать сигнал любой формы, повторяя его с любой необходимой частотой.
Генераторы сигналов произвольной формы применяются в качестве универсальных источников сигналов, необходимых при исследованиях, разработке и испытаниях устройств.
Генераторы сигналов Tektronix
1. Генераторы функций
Одними из самых востребованных являются генераторы стандартных функций.
Напряжение на выходе этих генераторов изменяется согласно закону разных функций. Например, синус, шум, меандр, треугольник, пила.
Основными характеристиками данных приборов считается количество каналов, рабочий диапазон частот, максимальная амплитуда сигнала на выходе.
Генераторы функций нашли широкое применение в научной деятельности и на производстве.
Бюджетные модели могут применяться в учебных лабораториях, где используются, например, как дополнительные формирователи сигналов низкочастотной синхронизации систем и приборов.
Более функциональные генераторы применяются в сфере разработок и производстве.
Среди современных генераторов функций производства Tektronix можно выделить следующие серии: AFG1000, AFG2000, AFG3000, AFG31000.
2. Генераторы сигналов произвольных форм
В настоящее время многие генераторы сигналов поддерживают режим формирования сигналов с произвольной формой.
Данные генераторы имеют основные характеристики такие, как: ширину полосы сигнала, а также объем памяти прибора.
Среди современных генераторов произвольной формы есть недорогие низкочастотные, а также высокочастотные модели.
Среди генераторов сигналов произвольной формы Tektronix можно выделить следующие серии: AWG5200, AWG70000.
3. Генераторы векторных сигналов
Векторные генераторы являются высокочастотными приборами.
Их основное предназначение заключается в формировании сигналов, сложных по форме, на любой несущей частоте в рамках частотного диапазона данного прибора.
Получаемые на векторных генераторах сигналы используются для: сотовой связи (LTE, GSM), DECT, Wi-Fi, GPS, Bluetooth, ГЛОНАСС, радиовещания. Цифрового телевидения, радаров и пр.
Среди векторных генераторов РЧ-сигналов наиболее известна серия TSG4100A Tektronix.
Заключение
Среди современных генераторов электрических сигналов в качестве универсального прибора можно выделить векторный. Однако данный прибор является достаточно дорогим.
Поэтому, в большинстве случаев обычно используется генератор функций, который поддерживает максимальную выходную мощность в узкой частотной полосе.