第8章信号的产生

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1、电子测量电子测量第1页第第8 8章章 信号的产生信号的产生8.1 8.1 信号源概述信号源概述 8.2 8.2 正弦、脉冲及函数发生器正弦、脉冲及函数发生器 8.3 8.3 锁相频率合成信号的产生锁相频率合成信号的产生 8.4 8.4 直接数字合成技术直接数字合成技术 8.5 8.5 合成信号源简介合成信号源简介 电子测量电子测量第2页8.1.1 信号源在电子测量中的作用和组成信号源在电子测量中的作用和组成1.1.信号源的作用信号源的作用 信号源是能够产生不同频率、不同波形的电压信号源是能够产生不同频率、不同波形的电压电流信号的电流信号的信号发生器信号发生器。测试信号发生器被测电路测试仪器输入

2、激励输出响应电子测量电子测量第3页8.1.1 信号源在电子测量中的作用和组成信号源在电子测量中的作用和组成1.1.信号源的作用信号源的作用 信号源的用途主要有以下三方面：信号源的用途主要有以下三方面： 激励源：作为某些电气设备的激励信号。激励源：作为某些电气设备的激励信号。 信号仿真信号仿真: :在设备测量中，常需要产生模拟在设备测量中，常需要产生模拟实际环境相同特性的信号，如噪声信号、高频干实际环境相同特性的信号，如噪声信号、高频干扰等。扰等。 标准信号源标准信号源: :产生一些标准信号，用于产生一些标准信号，用于1) 1) 为设备测试提供标准信号；为设备测试提供标准信号；2) 2) 对一般

3、信号源的对一般信号源的校准。校准。电子测量电子测量第4页信号信号输出输出主振器主振器缓冲缓冲调制调制输出输出电电 源源监测监测信号发生器结构框图信号发生器结构框图52022-5-31信号信号输出输出主振器主振器缓冲缓冲调制调制输出输出电电 源源监测监测信号发生器结构框图信号发生器结构框图核心部分，产生核心部分，产生不同的信号不同的信号对信号进行放对信号进行放大和整形大和整形需要调制时进需要调制时进行调幅、调频行调幅、调频调节输出电平调节输出电平与与输出输出阻抗阻抗监视输出信号：电压表、监视输出信号：电压表、频率计、功率计等，方频率计、功率计等，方便使用便使用电子测量电子测量第6页8.1.2 8

4、.1.2 信号源的分类信号源的分类电子测量电子测量第7页8.1.2 8.1.2 信号源的分类信号源的分类按频率范围按频率范围 大致可分为六类大致可分为六类：表2.1 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30kHz300kHz30kHz300kHz300kHz6MHz300kHz6MHz6MHz30MHz6MHz30MHz30MHz300MHz30MH

5、z300MHz300MHz3000MHz300MHz3000MHz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92022-5-31ttttt电子测量电子测量第10页3. 3. 按照信号发生器的性能指标可分为：按照信号发生器的性能指标可分为：电子测量电子测量第11页8.1.3 8.1.3 正弦信号源的性能指标正弦信号源的性能指标 电子测量电子测量第12页8.1.3 8.1.3 正弦信号源的性能指标正弦信号源的性能指标132.1.3 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

6、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。 一. 频率特性 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差要求。 2.频率准确度 频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输出信号频率间的偏差，通常用相对误差表示 %100000fffff（2.1） 1. 频率范围 电子测量电子测量第14页8.1.3 8.1.3 正弦信号源的性能指标正弦信号源的性能指标1. 1. 频率特性频率特性%100ooofffff电子测量电子测量第15页8.1.3 8.1.3 正弦信号源的性能指标正弦信号源的性能指标1. 1

7、. 频率特性频率特性 频率稳定度是指其它外界条件恒定不变的情况下，在规定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的大小。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长期按照国家标准，频率稳定度又分为短期频率稳定度和长期频率稳定度。频率稳定度。 16%1000minmaxfff短期：15分钟内 长期：3小时内 （8.2） 电子测量电子测量第17页2. 2. 输出特性输出特性（1 1）输出电平范围。信号能提供的最大最小可调电压输出）输出电平范围。信号能提供的最大最小可调电压输出范围；标准高频信

8、号发生器的输出电压为范围；标准高频信号发生器的输出电压为0.1V1V。（2 2）输出电平的频响）输出电平的频响 在有效频率范围内调节频率时，输在有效频率范围内调节频率时，输出电平的变化，亦称输出电平平坦度。出电平的变化，亦称输出电平平坦度。（3 3）输出电平准确度）输出电平准确度 指输出电平实际值对标称值的相对指输出电平实际值对标称值的相对偏差。偏差。（4 4）输出阻抗）输出阻抗 低频信号发生器输出阻抗一般有低频信号发生器输出阻抗一般有5050、 7575、150150、600600及及5k5k等，高频信号发生器输出阻等，高频信号发生器输出阻抗一般为抗一般为5050或或7575。1. 输出阻抗

9、 低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为600（或1k）功率输出端依输出匹配变压器的设计而定，通常有50、75、150、600和5 k等档 高频信号发生器一般仅有50或75档。 信号发生器输出电压的读数是在匹配负载的条件下标定的，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准确的。 2.1.3 正弦信号发生器的性能指标 二. 输出特性 电子测量电子测量第19页（5 5）输出信号的非线性失真系数和频谱纯度。由于非线性）输出信号的非线性失真系数和频谱纯度。由于非线性失真而产生的谐波成分，混频器（差频器）输出的组合波失真而产生的谐波成分，混频器（差频器）输出的组合波以及噪声等因数，造成

10、了频谱不纯，不能得到理想的正弦以及噪声等因数，造成了频谱不纯，不能得到理想的正弦波。波。 一般信号源的非线性失真小于一般信号源的非线性失真小于1%1%，高稳定信号源甚至，高稳定信号源甚至要求优于要求优于0.1%0.1%。2.失真度与频谱纯度 定义 %100122322 UUUUn测量：低频信号发生器用失真系数高频信号发生器用频谱纯度 20lg80 100SnUdBUUSUnfAfAtU2.1.3 正弦信号发生器的性能指标 二. 输出特性 %100.2222122322nnUUUUUU电子测量电子测量第21页3. 3. 调制特性调制特性 高频信号发生器除了能输出正弦波，一般还能输出一种高频信号发

11、生器除了能输出正弦波，一般还能输出一种或多种调制后的信号，如调幅、调频、调相、脉冲调制等。或多种调制后的信号，如调幅、调频、调相、脉冲调制等。 调制特性的衡量指标主要包括调制频率，调幅系数，最调制特性的衡量指标主要包括调制频率，调幅系数，最大频偏，调制线性等。大频偏，调制线性等。电子测量电子测量第22页 正弦信号发生器可以产生正弦信号或受调制的正弦正弦信号发生器可以产生正弦信号或受调制的正弦信号。它包括：低频信号发生器、高频信号发生器、微波信号。它包括：低频信号发生器、高频信号发生器、微波信号发生器、合成信号发生器、扫频信号发生器等。这里信号发生器、合成信号发生器、扫频信号发生器等。这里对低频