信号发生器研究背景及意义

信号发生器研究背景及意义信号发生器作为一种历史悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使得信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器。这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。自从70年代微处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。在80年代以后，数字技术日益成熟，信号发生器绝大部分不再使用机械驱动而采用数字电路，从一个频率基准由数字合成电路产生可变频率信号。90年代末出现了几种真正高性能的函数信号发生器，HP公司推出了型号为HP770S的信号模拟装置系统，它是由HP8770A任意波形数字化和HP1770A波形发生软件组成。信号发生器技术发展至今，引导技术潮流的仍是国外的几大仪器公司，如日本横河、Agilent、Tektronix等。美国的FLUKE公司的FLUKE-25型函数发生器是现有的测试仪器中最具多样性功能的几种仪器之一，它和频率计数器组合在一起，在任何条件下都可以给出很高的波形质量，能给出低失真的正弦波和三角波，还能给出过冲很小的快沿方波，其最高频率可以达到5MHz，最大输出幅度也达到10Vpp。国内也有不少公司已经有类似的仪器。如南京盛普仪器科技有限公司的SPF120DDS信号发生器,华高仪器生产的HG1600H型数字合成函数/任意波形信号发生器。国内信号发生器起步晚，但是发展至今，已经渐渐跟上国际的脚步，能够利用高新技术开发出达到国际水平的高性能多功能信号发生器。就正弦波信号发生器而言，从有通信设备的时候起，就有了正弦波信号发生器。后来由于脉冲计数和计算技术的发展，逐渐出现了各种脉冲发生器及特殊波形发生器。就正弦波信号发生器的频率而言，开始只有音频、中频和高频，后来渐向两端发展。由于自动控制技术、地球物理和生物等方面的需要，出现了超低频信号发生器；由于空间通信和军事等方面的需要则向甚高频、特高频和超高频领域发展，所以就国内信号发生器频率而言，发展至今，已经有了了不起的进步。就产生的信号类型而言，国内已经能够生产出射频/微波信号发生器，能够产生出性能个不相同的各种频段信号，特别是射频/微波合成信号发生器。针对移动通信手机和基站设备的测量，一种成为矢量信号发生器的新仪器应运而生，以满足从1G至3G移动通信设备的测量应用。这种矢量信号发生器采用模块结构，嵌入式微机控制，高速总线机箱，成为信号发生器技术发展的代表作。此外还有任意波形发生器，国内已经能生产出各种高性能的信号发生器以满足不同场合的需要。总而言之，技术发展至今，国内已经具备自主开发研制新型多功能多用途的高性能信号发生器的条件。信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射。这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具。而且，信号发生器的设计方法多，设计技术也越来越先进，随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发信号发生器具有重大意义。