近代电子测量技术-信号源

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1、信号源初步信号源概述信号源的作用和组成信号源的分类正弦信号源的性能指标频率合成的基本概念正弦信号源的典型应用调制信号源信号源是能够产生不同频率、不同幅度的规则或不规则波形的信号发生器。信号源的用途主要有以下三方面：激励源。信号仿真。标准信号源。信号源的作用信号源的组成信号输出主振器缓冲调制输出电源监测信号发生器结构框图信号源的分类正弦波信号源；（RF～毫米波段含连续波扫描信号数字及模拟调制信号源——矢量信号源）函数信号源；（包括任意波形发生器(AWG)和函数发生器（AFG）。采用取样技术，可以构建和修改几乎任何形状可以想象的波形。）逻辑信号源噪声信号发生器。正弦波

2、信号源正弦信号源在线性系统测试中具有特殊意义。众所周知，在正弦信号的激励下，线性电路内的所有电压和电流都是具有同一频率的正弦波，只是彼此之间的幅值和相位可起有所差别。此外，若己知线性系统对一切频率(或一组靠得很近的频率)的外加正弦信号的幅值和相位的响应，那么就能够完全确定该系统在其线性工作范围内对于任意输入信号的。也就是说：正弦波测试是线性系统频域分析的重要实验方法。正弦信号源的性能指标——频率（一）（1）频率范围频率范围指频率合成器输出最低频率和输出最高频率之间的变化范围，也可以用覆盖系数k表示（k=fmax/fmin）。如果覆盖系数k>2或3时，整个频段可以划

3、分为几个分波段。（2）频率分辨率频率合成器需在指定的频率范围内产生大量离散的频率。频率分辨率是指两相邻频率点之间的间隔，故也称为频率间隔。不同用途的频率合成器的分辨率要求相差很大。作为标准信号源的合成器，则希望有尽可能精细的频率分辨率。（3）频率转换时间频率转换时间是指频率合成器从某一频率转换到另一个频率并达到稳定所需要的时间。不同类型的频率合成方式，此指标相差较大，一般要求频率转换时间小于几十毫秒。（4）频率精度（4）频率精度正弦信号源的性能指标——频率（二）（１）输出（功率）电平范围（２）输出电平准确度（３）输出电平的频率特性（带内平坦度）（４）输出阻抗正弦信

4、号源的性能指标——幅度正弦信号源的性能指标——频谱纯度（一）影响频率合成器输出频谱纯度的因素主要有两个，一是相位噪声，二是寄生干扰。相位噪声是一种瞬间频率或相位的起伏；而寄生干扰分为谐波、次谐波和杂散（非谐波）频率稳定度频率稳定度是指在一定的时间间隔内，合成器输出频率变化的大小。一般可以分为长期稳定度、短期稳定度，但这种分法是相对而言的。长期稳定度：指在规定的外界条件下，在所要求的时间内工作频率的相对变化，主要由晶体和元器件的老化决定；长期稳定度是指一天以上时间内（一般按年、月、日计）合成器输出频率的漂移，常用该时间内频率的相对变化ΔFo/Fo来表示。它主要是由元

5、器件老化及环境条件变化（如温度、湿度、压力等）引起的。频率合成器的长期稳定度一般取决于所使用的参考频率源的长期稳定度。正弦信号源的性能指标——频谱纯度（二）短期稳定度1.指由于电源起伏、振动等导致的（即在＜1s时间内的频率变化）；2.指各种随机噪声造成的瞬间频率或相位起伏，一般也称为相位噪声；两者在频域用单边带相位噪声（SSB）表示，以－dBc/Hz/1KHz（或MHz等）或rad2/Hz为单位；其定义为在偏离载频的频率f处，SSB功率谱密度PSSB与载频Pc之比，即：时域频稳度除了用传统的标准差和阿仑方差表征外，目前更多的用抖动表征。正弦信号源的性能指标——频谱

6、纯度（三）频谱纯度－相位噪声（一）频谱纯度－相位噪声（二）更高的相位噪声指标意味着更高的频谱利用率！频谱纯度－相位噪声（三）信道外相位噪声使带内信号发生畸变频谱纯度－相位噪声（四）本振的相位噪声使混频器输入端的小信号隐藏于“裙”下，减小了接收灵敏度并减小了动态范围AgilentE8257DPSGAnalogSignalGenerator频率合成原理频率的代数运算是通过倍频、分频及混频技术来实现。频率1输出石英晶体代数运算（加、减、乘、除）频率合成原理频率n输出基准频率频率合成的基本概念频率源性能是伴随着频率合成技术的进步而发展的，从20世纪30年代开始形成频率合成

7、理论算起，频率合成技术的发展至今经历了三代：直接式频率合成（ＤＳ）间接式频率合成（ＰＬＬ）直接数字式频率合成（ＤＤＳ）频率合成技术的发展直接式频率合成其基本原理是利用一个或多个不同频率的晶体振荡器作为参考源，经过一系列混频、倍频、分频及滤波等操作直接产生所需要的各种离散输出频率。直接式频率合成（一）有多个参考频率源的叫做直接式非相关频率合成器，它的缺点在于制作多个具有相同频率稳定度和精度的参考频率源既复杂又困难，成本很高；晶振谐波发生器（倍频）分频（÷10）8MHz混频（+）混频（+）2MHz滤波分频（÷10）2.8MHz滤波0.28MHz分频（÷10）混频（+）

8、滤波6MH