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信號發(fā)生器分類選型及應(yīng)用
正弦信號發(fā)生器：正弦信號主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性,、非線性失真,、增益及靈敏度等,。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號發(fā)生器,、高頻信號發(fā)生器和微波信號發(fā)生器,；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡易信號發(fā)生器（即信號源）、標準信號發(fā)生器（輸出功率能準確地衰減到-100分貝毫瓦以下）和功率信號發(fā)生器（輸出功率達數(shù)十毫瓦以上）,；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號發(fā)生器,、掃頻式信號發(fā)生器、程控式信號發(fā)生器和頻率合成式信號發(fā)生器等,。
低頻信號發(fā)生器：包括音頻（200～20000赫）和視頻 （1赫～10兆赫）范圍的正弦波發(fā)生器,。主振級一般用RC式振蕩器，也可用差頻振蕩器,。為便于測試系統(tǒng)的頻率特性，要求輸出幅頻特性平和波形失真小,。
高頻信號發(fā)生器：頻率為 100千赫～30兆赫的高頻,、30～300兆赫的甚高頻信號發(fā)生器。一般采用 LC調(diào)諧式振蕩器,，頻率可由調(diào)諧電容器的度盤刻度讀出,。主要用途是測量各種接收機的技術(shù)指標。輸出信號可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號調(diào)幅或調(diào)頻,，使輸出載頻電壓能夠衰減到1微伏以下,。（圖1）的輸出信號電平能準確讀數(shù)，所加的調(diào)幅度或頻偏也能用電表讀出,。此外,，儀器還有防止信號泄漏的良好屏蔽,。
標準信號發(fā)生器
微波信號發(fā)生器：從分米波直到毫米波波段的信號發(fā)生器。信號通常由帶分布參數(shù)諧振腔的超高頻三極管和反射速調(diào)管產(chǎn)生,，但有逐漸被微波晶體管,、場效應(yīng)管和耿氏二極管等固體器件取代的趨勢。儀器一般靠機械調(diào)諧腔體來改變頻率,，每臺可覆蓋一個倍頻程左右,，由腔體耦合出的信號功率一般可達10毫瓦以上。簡易信號源只要求能加1000赫方波調(diào)幅,，而標準信號發(fā)生器則能將輸出基準電平調(diào)節(jié)到1毫瓦,，再從后隨衰減器讀出信號電平的分貝毫瓦值；還必須有內(nèi)部或外加矩形脈沖調(diào)幅,，以便測試雷達等接收機,。
掃頻和程控信號發(fā)生器：掃頻信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號,。在高頻和甚高頻段用低頻掃描電壓或電流控制振蕩回路元件（如變?nèi)莨芑虼判揪€圈）來實現(xiàn)掃頻振蕩,；在微波段早期采用電壓調(diào)諧掃頻，用改變返波管螺旋線電極的直流電壓來改變振蕩頻率,，后來廣泛采用磁調(diào)諧掃頻,，以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調(diào)諧回路，用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率,。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻,、手控、程控和遠控等工作方式,。
標準信號發(fā)生器
頻率合成式信號發(fā)生器：這種發(fā)生器的信號不是由振蕩器直接產(chǎn)生,，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標準頻率源，利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信號,，具有與標準頻率源相同的頻率準確度和穩(wěn)定度,。輸出信號頻率通常可按十進位數(shù)字選擇,，zui高能達11位數(shù)字的*分辨力,。頻率除用手動選擇外還可程控和遠控，也可進行步級式掃頻,，適用于自動測試系統(tǒng),。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法,、乘法,、濾波和放大等電路組成，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，zui高輸出頻率只能達1000兆赫左右,。用得較多的間接式頻率合成器是利用標準頻率源通過鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器（在環(huán)路中同時能實現(xiàn)倍頻,、分頻和混頻），使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號,。這種合成器的zui高頻率可達26.5吉赫,。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能（調(diào)幅,、調(diào)頻和調(diào)相）,，加上放大、穩(wěn)幅和衰減等電路,，便構(gòu)成一種新型的高性能,、可程控的合成式信號發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器,。
函數(shù)發(fā)生器：又稱波形發(fā)生器,。它能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形（主要是正弦波、方波,、三角波,、鋸齒波和脈沖波等）信號。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫,。除供通信,、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域,。圖2為產(chǎn)生上述波形的方法之一,，將積分電路與某種帶有回滯特性的閾值開關(guān)電路（如施米特觸發(fā)器）相連成環(huán)路，積分器能將方波積分成三角波,。施米特電路又能使三角波上升到某一閾值或下降到另一閾值時發(fā)生躍變而形成方波,，頻率除能隨積分器中的RC值的變化而改變外，還能用外加電壓控制兩個閾值而改變,。將三角波另行加到由很多不同偏置二極管組成的整形網(wǎng)絡(luò),，形成許多不同斜度的折線段，便可形成正弦波,。另一種構(gòu)成方式是用頻率合成器產(chǎn)生正弦波,，再對它多次放大、削波而形成方波,，再將方波積分成三角波和正、負斜率的鋸齒波等,。對這些函數(shù)發(fā)生器的頻率都可電控,、程控、鎖定和掃頻，儀器除工作于連續(xù)波狀態(tài)外,，還能按鍵控,、門控或觸發(fā)等方式工作。
脈沖信號發(fā)生器：產(chǎn)生寬度,、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器,，可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，或用模擬信號來測試雷達,、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能,。脈沖發(fā)生器主要由主控振蕩器、延時級,、脈沖形成級,、輸出級和衰減器等組成。主控振蕩器通常為多諧振蕩器之類的電路,，除能自激振蕩外,，主要按觸發(fā)方式工作。通常在外加觸發(fā)信號之后首先輸出一個前置觸發(fā)脈沖,，以便提前觸發(fā)示波器等觀測儀器,，然后再經(jīng)過一段可調(diào)節(jié)的延遲時間才輸出主信號脈沖，其寬度可以調(diào)節(jié),。有的能輸出成對的主脈沖,，有的能分兩路分別輸出不同延遲的主脈沖。
隨機信號發(fā)生器：隨機信號發(fā)生器分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機信號發(fā)生器兩類,。
噪聲信號發(fā)生器： *隨機性信號是在工作頻帶內(nèi)具有均勻頻譜的白噪聲,。常用的白噪聲發(fā)生器主要有：工作于1000兆赫以下同軸線系統(tǒng)的飽和二極管式白噪聲發(fā)生器；用于微波波導(dǎo)系統(tǒng)的氣體放電管式白噪聲發(fā)生器,；利用晶體二極管反向電流中噪聲的固態(tài)噪聲源（可工作在18吉赫以下整個頻段內(nèi)）等,。噪聲發(fā)生器輸出的強度必須已知，通常用其輸出噪聲功率超過電阻熱噪聲的分貝數(shù)（稱為超噪比）或用其噪聲溫度來表示,。噪聲信號發(fā)生器主要用途是：①在待測系統(tǒng)中引入一個隨機信號,，以模擬實際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能；②外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù),；③用隨機信號代替正弦或脈沖信號,，以測試系統(tǒng)的動態(tài)特性。例如,，用白噪聲作為輸入信號而測出網(wǎng)絡(luò)的輸出信號與輸入信號的互相關(guān)函數(shù),，便可得到這一網(wǎng)絡(luò)的沖激響應(yīng)函數(shù)。
偽隨機信號發(fā)生器：用白噪聲信號進行相關(guān)函數(shù)測量時,，若平均測量時間不夠長,，則會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差,，這可用偽隨機信號來解決。當二進制編碼信號的脈沖寬度墹T足夠小,，且一個碼周期所含墹T數(shù)N很大時,，則在低于fb=1/墹T的頻帶內(nèi)信號頻譜的幅度均勻，稱為偽隨機信號,。只要所取的測量時間等于這種編碼信號周期的整數(shù)倍,，便不會引入統(tǒng)計性誤差。二進碼信號還能提供相關(guān)測量中所需的時間延遲,。偽隨機編碼信號發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級移位寄存器組成,，所產(chǎn)生的碼長為 N=2-1 。
應(yīng)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(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形,，如三角波,、鋸齒波、矩形波（含方波）,、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器,。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信,、廣播,、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射,，這里的射頻波就是載波,，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去,，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器,。在工業(yè)、農(nóng)業(yè),、生物醫(yī)學等領(lǐng)域內(nèi),，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉,、淬火,、超聲診斷、核磁共振成像等,，都需要功率或大或小,、頻率或高或低的振蕩器,。