第三章 信号发生器.

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1、第第3 3章信号发生器章信号发生器 本章要点本章要点测量用测量用信号发生器信号发生器，通常称为，通常称为信号源信号源。 u 信号源的功用、种类和主要性能指标信号源的功用、种类和主要性能指标 u 通用低频、高频信号发生器的组成原理、特性和应用通用低频、高频信号发生器的组成原理、特性和应用 u 合成信号源的组成原理、特性和应用合成信号源的组成原理、特性和应用u 频率合成技术的发展状况频率合成技术的发展状况u射频合成信号发生器简介射频合成信号发生器简介 3.1 3.1 信号发生器概述信号发生器概述3.1.1 3.1.1 信号发生器的功用信号发生器的功用 1.1.作激励源作激励源 作为某些电气设备的激

2、励信号。作为某些电气设备的激励信号。 2.2.信号仿真信号仿真 在设备测量中，常需要产生模拟实际环境相同特在设备测量中，常需要产生模拟实际环境相同特性的信号，如对干扰信号进行仿真。性的信号，如对干扰信号进行仿真。 3.3.校准源校准源 产生一些标准信号，用于对一般信号源进行校准产生一些标准信号，用于对一般信号源进行校准（或比对）。（或比对）。 图图3.1 3.1 信号源的功用信号源的功用输输 入入激激 励励信信号号发发生生器器被被测测设设备备测测试试仪仪器器输输 出出响响 应应3.1.2 3.1.2 信号发生器的分类信号发生器的分类 1. 1. 按用途分按用途分 专用专用-电视信号发生器、电平

3、振荡器、误码仪电视信号发生器、电平振荡器、误码仪 通用通用-产生正弦波等通用波形产生正弦波等通用波形 3. 3. 按性能分按性能分 普通普通-功率大，频率、电压刻度不大准确，功率大，频率、电压刻度不大准确， 用于天线测试等用于天线测试等 标准标准-频率、电压刻度准确，屏蔽好，供计测用频率、电压刻度准确，屏蔽好，供计测用2. 2. 按波形分按波形分 正弦正弦-脉冲脉冲-函数函数-产生函数通用波形产生函数通用波形 噪声噪声-ttttt4. 4. 按频率产生办法分按频率产生办法分 谐振谐振-由频率选择回路控制正反馈由频率选择回路控制正反馈 产生振荡。产生振荡。 合成合成-由基准频率通过加、减、乘、由

4、基准频率通过加、减、乘、 除组合一系列频率。除组合一系列频率。 5. 5. 按频率范围分按频率范围分 无无低频低频高频高频微波微波频段频段频率范围频率范围主振电路主振电路调制方式调制方式RCRC电路电路1Hz1MHz1Hz1MHz磁控管、体效磁控管、体效应管、应管、1MHz1GHz1MHz1GHz1GHz100GHz1GHz100GHzLCLC电路电路AMAM、FMFM、PMPMAMAM、FMFM表表3.1 3.1 信号源按频率划分表信号源按频率划分表 名名 称称频频 率率 范范 围围主要应用领域主要应用领域超低频信号发生器超低频信号发生器低频信号发生器低频信号发生器视频信号发生器视频信号发生

5、器高频信号发生器高频信号发生器甚高频信号发生器甚高频信号发生器超高频信号发生器超高频信号发生器30kHz30kHz以下以下30kHz300kHz30kHz300kHz300kHz6MHz300kHz6MHz6MHz30MHz6MHz30MHz30MHz300MHz30MHz300MHz300MHz3000MHz300MHz3000MHz电声学、声纳电声学、声纳电报通讯电报通讯无线电广播无线电广播广播、电报广播、电报电视、调频广播、导航电视、调频广播、导航雷达、导航、气象雷达、导航、气象3.1.3 3.1.3 正弦信号发生器的性能指标正弦信号发生器的性能指标 在各类信号发生器中，正弦信号发生器是

6、最普通、应用最广泛在各类信号发生器中，正弦信号发生器是最普通、应用最广泛的一类，几乎渗透到所有的电子学实验及测量中。的一类，几乎渗透到所有的电子学实验及测量中。 1 1. . 频率范围频率范围 指信号发生器所产生信号的频率范围，该范围内既可连续又可指信号发生器所产生信号的频率范围，该范围内既可连续又可由若干频段或一系列离散频率覆盖，在此范围内应满足全部误由若干频段或一系列离散频率覆盖，在此范围内应满足全部误差要求。差要求。 2.2.频率准确度频率准确度 频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输出信号频率间的偏差，通常用相对误差

7、表示出信号频率间的偏差，通常用相对误差表示 %100000fffff（3.13.1） 3. 3. 频率稳定度频率稳定度 频率稳定度指标要求与频率准确度相关，频率准确度是由频率频率稳定度指标要求与频率准确度相关，频率准确度是由频率稳定度来保证的。频率稳定度是指其它外界条件恒定不变的情稳定度来保证的。频率稳定度是指其它外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。按照国家标准，频率稳定度又分为短期频率稳定度和的大小。按照国家标准，频率稳定度又分为短期频率稳定度和长期频率稳定度。长期频率稳定度。 %1000mi

8、nmaxfff短期：短期：1515分钟内分钟内 长期：长期：3 3小时内小时内 （3.23.2） 老化率老化率 只考虑系统误差，反映较长时间内频率变化的平均效果。只考虑系统误差，反映较长时间内频率变化的平均效果。日老化率：反映一天内频率的变化与频率标称值的比值。日老化率：反映一天内频率的变化与频率标称值的比值。 )24(0hffK阿仑方差阿仑方差：只考虑随机误差，反映频率在很短时间内的变化。：只考虑随机误差，反映频率在很短时间内的变化。 4.4.失真度与频谱纯度失真度与频谱纯度 定义定义 %100122322 UUUUn测量：低频信号发生器用失真系数测量：低频信号发生器用失真系数2222322

9、212100%nnUUUUUU高频信号发生器用频谱纯度高频信号发生器用频谱纯度 20lg80 100SnUdBUU US SU Un nf fA Af fA At tU U5. 5. 输出阻抗输出阻抗 低频低频信号发生器信号发生器电压输出端电压输出端的输出阻抗一般为的输出阻抗一般为600600（或（或1k1k）功率输出端功率输出端依输出匹配变压器的设计而定，通常有依输出匹配变压器的设计而定，通常有5050、7575、150150、600600和和5 k5 k等档等档 高频高频信号发生器一般仅有信号发生器一般仅有5050或或7575档。档。 信号发生器输出电压的信号发生器输出电压的读数是在匹配负

10、载的条件下标定的读数是在匹配负载的条件下标定的，若，若负载与信号源输出阻抗不相等，则信号源输出电压的读数是不负载与信号源输出阻抗不相等，则信号源输出电压的读数是不准确的。准确的。 6. 6. 输出电平输出电平 输出电平指的是输出信号幅度的有效范围，即由产品标准规定输出电平指的是输出信号幅度的有效范围，即由产品标准规定的信号发生器的最输出电压和最大输出功率在其衰减范围内所的信号发生器的最输出电压和最大输出功率在其衰减范围内所得到输出幅度的有效范围。得到输出幅度的有效范围。 7.7.调制特性调制特性 高频信号发生器在输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一高频信号发生器在输出正弦波的同时，一般还能输

11、出一种或一种以上的已被调制的信号，多数情况下是调幅种以上的已被调制的信号，多数情况下是调幅AMAM信号和调频信号和调频FMFM信号，有些还带有调相和脉冲调制信号，有些还带有调相和脉冲调制PMPM等功能等功能 3.2 3.2 模拟信号模拟信号发生器发生器 本节介绍的通用信号发生器是指一些常用的传本节介绍的通用信号发生器是指一些常用的传统统信号发生器，以区别后面介绍的合成信号发生器。信号发生器，以区别后面介绍的合成信号发生器。 一、低频信号发生器一、低频信号发生器二、高频信号发生器二、高频信号发生器三、函数信号发生器三、函数信号发生器四、脉冲信号发生器四、脉冲信号发生器3.2.1 3.2.1 低频