電子信息工程外文資料翻譯----信號源

1、<p>　　畢業(yè)論文(設計)外文資料翻譯</p><p>　　注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件1：外文資料翻譯譯文</p><p><b>　　信號源</b></p><p><b>　　完整的測量系統(tǒng)</b></p><p>　　當進行電子測量時，人們首先想到的很可能是一件采集儀器——

2、通常是示波器或邏輯分析儀。只有能夠獲得某種類型信號的時候，這些工具才能進行測量。但是，在許多情形下，這樣的信號是不存在的，除非外部提供。</p><p>　　舉例來說，一個應力測量放大器不會產(chǎn)生信號；它僅僅能夠?qū)鞲衅鹘邮盏降男盘柗糯?。同樣，?shù)據(jù)總線上的多路復用器也不會產(chǎn)生信號；它為來自計數(shù)器、寄存器和其他器件的信號指引方向。但是，在將放大器或多路復用器連接到提供信號的線路之前，不可避免地要進行必要的測試。為了使

3、用采集工具測量這些器件的行為，必須要在它們的輸入端提供激勵信號。</p><p>　　舉另外一個例子。為了確保新硬件在整個操作范圍及該范圍之外滿足性能設計要求，工程師們必須對即將完成的設計進行特性評價。這就是所謂的“邊緣測試或極限測試”。這件測量工作就需要一個“完整的”解決方案——一個既能進行測量、又能產(chǎn)生信號的方案。</p><p>　　用于數(shù)字設計評價的測量儀器和用于模擬|混合信號設計

4、的測量儀器是不一樣的，但兩者都包含激勵信號產(chǎn)生儀器和信號采集儀器。信號源（或信號發(fā)生器）和采集儀器是構成一個完整測量解決方案的兩大基本組成部分。</p><p><b>　　什么是信號源？</b></p><p>　　信號源是用于硬件設計、調(diào)試、評價工程中的幾乎任何一種測量配置的基礎。信號源是一種關鍵的工程工具。對技術人員而言，它是必備的故障診治助手。它可以產(chǎn)生用來代

5、替汽車點火脈沖、心臟起搏器，或?qū)椡勇輧x的輸出信號。在電子測試儀器中，也許信號源是僅次于（無處不在的）數(shù)字萬用表的、最通用的儀器。</p><p>　　當對元器件、功能模塊和子系統(tǒng)進行驗證時，電路中很可能需要某種類型的交流激勵源；除非只使用純直流電路。信號源輸出的波形模擬了來自外部世界的信號（如傳感器輸出信號）。同樣，信號源還可以用于替代電路設計中尚未完成部分所產(chǎn)生的波形。</p><p>

6、;　　有趣的是，信號源不僅提供一個“理想”的波形。它經(jīng)常在輸出波形中添加已知的、數(shù)量和類型均可重復的畸變（誤差）。由于往往不可能使用電路準確地在所需時間、位置產(chǎn)生可預測畸變，所以信號源的這個特性是極其有用的。被測單元對畸變信號的響應反映了該單元在正常環(huán)境下處理問題的能力。</p><p>　　激勵信號可以采取低畸變正弦波、邏輯脈沖、高頻無線載波、移動電話發(fā)射信號等多種形式。傳統(tǒng)上，這些波形是由獨立的專用信號源產(chǎn)生

7、的——從超純凈音頻正弦波發(fā)生器到幾吉赫射頻信號發(fā)生器。盡管市場上存在著多種商業(yè)解決方案，但是為了用到手頭的項目中，用戶常常必須對信號源進行定制設計或修改。設計一個儀器級的信號發(fā)生器是非常困難的，而且設計輔助設備耗費的時間也將人們的寶貴精力從項目中分散開。</p><p>　　幸運的是，數(shù)字采樣技術和信號處理技術已經(jīng)帶給人們一種儀器就可以解決幾乎所有類型信號產(chǎn)生需求的方案——任意信號產(chǎn)生器。</p>

8、<p><b>　　數(shù)字信號源類型</b></p><p>　　數(shù)字信號產(chǎn)生器囊括了全部信號產(chǎn)生需求，它可以分為任意波形產(chǎn)生器、任意函數(shù)產(chǎn)生器和數(shù)據(jù)|模式產(chǎn)生器三大類。每一種都有其長處。</p><p>　　任意波形產(chǎn)生器（AWG）:AWG可以產(chǎn)生你想象到的任意波形：不論用于磁盤驅(qū)動的洛倫茲脈沖整形數(shù)據(jù)流，還是測試GSM手機或CDMA手機的復雜調(diào)制射頻信號。

9、你可以使用多種方法（從數(shù)學公式到波形繪制）創(chuàng)建所需的輸出信號。</p><p>　　任意函數(shù)產(chǎn)生器（AFG）：一般AFG提供的波形種類比較少，但它具有卓越的穩(wěn)定性，而且能快速響應頻率的改變。假如被測單元需要典型“正弦波和方波”和在兩個頻率間的瞬時切換能力，那么AFG是正確的選擇。AFG的另一個優(yōu)點是價格低，這使其在無需AWG靈活性的應用中非常具有吸引力。</p><p>　　數(shù)據(jù)|模式產(chǎn)生

10、器(DG):DG能夠滿足需要特定內(nèi)容和時序特征的長時間連續(xù)二進制數(shù)據(jù)流的數(shù)字器件對特殊激勵源的需求。</p><p><b>　　信號產(chǎn)生技術</b></p><p>　　利用信號源產(chǎn)生波形的方法有多種。選擇何種方法取決于被測設備的已知信息和該設備對輸入信號的要求——是否需要添加畸變或誤差信號及其他測量?，F(xiàn)代高性能信號源提供至少三種波形產(chǎn)生的方法。</p>

11、<p>　　模擬：以波形的定義（往往來自模擬器或者波形庫）為基礎，創(chuàng)建一個事件或一個事件序列。</p><p>　　復制：記錄示波器上存在的波形并將其發(fā)送到信號源進行重建（圖10.1）。</p><p>　　替代：創(chuàng)建或者修改一個已定義信號，用它替代一個本應由電路產(chǎn)生、但卻無法得到的信號（見圖10.1）。</p><p><b>　　信號源的

12、基本應用</b></p><p>　　信號源的應用有幾百種之多。在電子測量領域中，信號源的應用分為以下三類：功能驗證，特征量提取和極限性能測試。下面是一些具有代表性的應用。</p><p>　　·功能驗證——數(shù)字調(diào)制分析：開發(fā)新型發(fā)射、接收硬件的無線設備設計商必須比基帶I與Q信號（包括有損和無損）進行仿真，以確保它們研發(fā)的設備能夠符合剛出現(xiàn)的和已有的無線通信標準。某些

13、高性能任意波形產(chǎn)生器能夠提供數(shù)據(jù)率高達1吉比特的兩路獨立的低畸變、高精度信號——一路產(chǎn)生I信號，一路產(chǎn)生Q信號。</p><p>　　·特征量提取——測試數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器：為了確定線性度、單調(diào)性和畸變的范圍，新開發(fā)出的DAC和ADC必須進行全面測試。AWG的現(xiàn)有技術水平能夠同時產(chǎn)生同相模擬和數(shù)字信號，并驅(qū)動數(shù)據(jù)率高達1Gbps的器件。</p><p>　　·極限性

14、能測試——通信接收機的極限性能：使用串行數(shù)據(jù)流結構（普遍用于數(shù)據(jù)通信總線和磁盤驅(qū)動放大器中）的工程師需要用損害（抖動和時序違例）來測試器件的極限性能。高級信號可以節(jié)約工程師提供有效內(nèi)置抖動編輯和產(chǎn)生工具的大量計算時間。這些儀器能夠?qū)㈥P鍵信號沿移動0.3皮秒。</p><p>　　信號源硬件結構：任意波形產(chǎn)生器</p><p>　　從根本上說，AWG是一種復雜的“重放”系統(tǒng)——波形的產(chǎn)生是以

15、（描述交流信號不斷變化電壓的）存儲數(shù)據(jù)為基礎。AWG的結構框圖看似很簡單。</p><p>　　為了理解AWG，首先需要掌握數(shù)字采樣的主要概念。名副其實，數(shù)字采樣使用（沿波形變化測量得到的）一組電壓樣本（數(shù)據(jù)點）來定義一個信號。這些樣本既可能是通過使用示波器這樣的儀器進行實際測量得到的，也可能是采用圖形化技術或數(shù)學技術得到的。</p><p>　　圖10.2a畫出了一組采樣點。所以采樣點的

16、時間間隔都是相等的，盡管曲線使得這些間隔看上去不一樣。在AWG中，采樣值以二進制形式存儲在快速RAM中。</p><p>　　通過讀取存儲器位置并將數(shù)據(jù)輸入到DAC，可以利用存儲信息隨時重建信號（見圖10.2b）。注意：AWG的輸出電路在樣點間進行濾波，將這些點連接起來，產(chǎn)生純凈的、不間斷的波形。被測單元看到的不是離散的點，而是連續(xù)的模擬波形。圖10.3是AWG實現(xiàn)這個過程的一個簡化框圖。</p>

17、<p>　　這里也需要定義一些術語和說明影響信號重建保真度的條件。在這些術語和條件中，首要的是奈奎斯定理。該定理規(guī)定：采樣頻率至少為被采樣信號最高頻率分量的二倍。例如，為了對1兆赫的信號進行采樣，至少需要2兆樣本/秒的頻率進行樣本采集。</p><p>　　盡管該定理通常作為信號采集（如示波器）的指南，它和AWG的關系是顯而易見的：為了能夠真實再現(xiàn)期望信號的細節(jié)，存儲波形必須擁有足夠多的樣點。</

18、p><p>　　AWG按照指定范圍內(nèi)的任意頻率獲取并從存儲器讀出這些樣點。如果一組存儲樣點滿足奈奎斯定理、而且描述了一個正弦波，那么AWG的輸出將是一個正弦波形。當然，該儀器存在一個最高工作頻率（采樣率）。通常，這個頻率表示為每秒兆樣本或者每秒吉樣本。</p><p>　　今天，最快的AWG可以達到2.6吉樣本/秒。AWG的其他硬件特點，尤其是垂直分辨率、存儲深度和采樣率，也同樣重要。垂直分辨

19、率（幅度分辨率）表示的是上述樣點幅度測量的精度。精度和儀器DAC的二進字長（以bit為單位）有關；位數(shù)越多，精度越高。盡管“越多越好”，高頻AWG的精度（8位或者10位）通常比通用AWG（12位或4位）低。</p><p>　　在儀器滿幅電壓范圍內(nèi)，10位精度的AWG提供了1024個采樣電平。例如，一個10位的AWG電壓范圍為2伏峰-峰值，則每個樣本代表著約2毫伏的量階——假定不受結構中其他因素的限制，這就是該儀

20、器提供的最小增量。</p><p>　　存儲器深度在儀器的靈活性方面具有關鍵作用。大存儲深度提供如下兩個好處。</p><p>　　1）可以存儲更多個期望波形周期。這很有用，因為減少了“端點”數(shù)?！岸它c”是指波形的最后存儲器位置，在這個位置之后AWG必須折回到存儲器的開始位置，才能連續(xù)產(chǎn)生輸出信號。由于轉(zhuǎn)換時發(fā)生的誤差是不可避免的，所以希望減少端點數(shù)量。</p><p&

21、gt;　　2）可以存儲更多的波形細節(jié)。在復雜波形的脈沖邊沿處和波形過渡處存在著高頻信息。在這些快速轉(zhuǎn)變區(qū)域，很難采用與簡單、可預測正弦波形一樣的插值方法。為了真實再現(xiàn)一個復雜信號，現(xiàn)有的波形存儲容量必須用于存儲更多的過渡和振蕩波形，而不是更多的信號周期。</p><p>　　今天的AWG技術水平提供了8兆的存儲深度。某些頂級型號AWG同時提供大存儲深度和高采樣率。這些儀器可以存儲和重現(xiàn)復雜的射頻波形，甚至包括用于