信號發(fā)生器也稱信號源,是用來產(chǎn)生振蕩信號的一種儀器,為使用者提供需要的穩(wěn)定、可信的參考信號,并且信號的特征參數(shù)*可控。所謂可控信號特征,主要是指輸出信號的頻率、幅度、波形、占空比、調(diào)制形式等參數(shù)都可以人為地控制設(shè)定。隨著科技的發(fā)展,實際應(yīng)用到的信號形式越來越多,越來越復(fù)雜,頻率也越來越高,所以信號發(fā)生器的種類也越來越多,同時信號發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)形式也不斷向著智能化、軟件化、可編程化發(fā)展。
信號發(fā)生器的應(yīng)用與意義
信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號在電路中常常用來代替前端電路的實際信號,為后端電路提供一個理想信號。由于信號源信號的特征參數(shù)均可人為設(shè)定,所以可以方便地模擬各種情況下不同特性的信號,對于產(chǎn)品研發(fā)和電路實驗特別有用。在電路測試中,我們可以通過測量、對比輸入和輸出信號,來判斷信號處理電路的功能和特性是否達(dá)到設(shè)計要求。例如,用信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1kHz的正弦波信號,輸入到一個被測的信號處理電路(功能為正弦波輸入、方波輸出),在被測電路輸出端可以用示波器檢驗是否有符合設(shè)計要求的方波輸出。高精度的信號發(fā)生器在計量和校準(zhǔn)領(lǐng)域也可以作為標(biāo)準(zhǔn)信號源(參考源),待校準(zhǔn)儀器以參考源為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)校。由此可看出,信號發(fā)生器可廣泛應(yīng)用在電子研發(fā)、維修、測量、校準(zhǔn)等領(lǐng)域。
對業(yè)余無線電愛好者來說,信號發(fā)生器用得zui多的地方是測量電臺、對講機(jī)的靈敏度。很多HAM都認(rèn)為用綜合測試儀來調(diào)測對講機(jī)靈敏度zui有效果,其實,用綜合測試儀來調(diào)測對講機(jī)靈敏度主要用到了綜合測試儀的信號發(fā)生器和信納比計兩項功能。信號發(fā)生器發(fā)出與對講機(jī)相同調(diào)制模式的信號(一般是FM或者AM),然后逐漸減小輸出信號的幅度(強度),同時通過信納比計監(jiān)測對講機(jī)音頻輸出的噪聲水平。當(dāng)對講機(jī)輸出音頻有效信號與噪聲的比例劣化到一定程度時(一般對講機(jī)靈敏度測試信噪比標(biāo)準(zhǔn)S/N=12dB),信號發(fā)生器輸出的電平數(shù)值就等于所測對講機(jī)的靈敏度。在此測試中,信號發(fā)生器模擬了對講機(jī)實際接收的空中信號,而且模擬的信號強度是可以人為控制調(diào)節(jié)的。
有的HAM手頭沒有信號發(fā)生器,調(diào)電臺的靈敏度只能靠收聽空中實際信號作為參照。這種做法顯然沒有使用信號發(fā)生器來得方便。用綜合測試儀或信號發(fā)生器測量對講機(jī)的靈敏度,其標(biāo)準(zhǔn)的連接方法是:信號發(fā)生器信號輸出通過電纜接到對講機(jī)的天線輸入端,對講機(jī)的音頻輸出端連接綜合測試儀或信納比計的音頻輸入端。筆者在有的對講機(jī)維修地點看到,測對講機(jī)靈敏度時,只連接信號發(fā)生器,然后通過聽對講機(jī)揚聲器的音質(zhì)來大致判斷信噪比,這顯然是不規(guī)范的。此外,我們還需要注意的是測試標(biāo)準(zhǔn)的不同,即對講機(jī)輸出音頻預(yù)期到達(dá)的信噪比閾值不同,如S/N=10dB或S/N=20dB,即使同一臺對講機(jī)所測量得到的靈敏度數(shù)值也會不同。聯(lián)想到在一些對講機(jī)技術(shù)說明中出現(xiàn)的“靜噪開啟靈敏度”、“可用靈敏度”等名稱,其實都是采用不同的測試標(biāo)準(zhǔn)。不同測試標(biāo)準(zhǔn)得到的靈敏度數(shù)值并沒有相互比較的意義。
信號發(fā)生器可以用來調(diào)節(jié)電臺和對講機(jī)的靈敏度,其基本原理就是使對講機(jī)接收通道中的濾波槽路對有用的信號傳輸衰減達(dá)到zui小,從而使對講機(jī)具有較高的靈敏度,這在一些業(yè)余電臺改頻改造和自制電臺中應(yīng)用得比較多。信號發(fā)生器在此同樣扮演的是模擬空中信號的角色。如果對講機(jī)本身具有接收信號強度S表或者測試點,可以用信號發(fā)生器輸入一個使機(jī)器信號表指示30%左右強度的信號(容易看出調(diào)節(jié)的變化效果),然后按照對講機(jī)維修手冊的說明,調(diào)節(jié)接收槽路,使信號表指示到zui大,要是在調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)信號表滿表的情況,可以再把信號發(fā)生器的信號幅度調(diào)小一些。通常,為了保證整個頻段的靈敏度,平均需要采用在目標(biāo)頻段的、低端、中心多個頻率點作為參考點進(jìn)行“統(tǒng)調(diào)”。對于沒有信號強度指示反饋的對講機(jī),只能通過在低信噪比狀態(tài)下,監(jiān)視信噪比的改善與劣化來調(diào)整接收槽路。其實,信號發(fā)生器除了可以調(diào)節(jié)對講機(jī)的接收靈敏度,也可以用來調(diào)校收音機(jī)和電視機(jī),只要信號發(fā)生器能產(chǎn)生相同類型的信號即可。
信號發(fā)生器可以用來查找電臺、對講機(jī)的接收通道故障。其基本原理是:由前級往后級,逐一測量接收通路中每一級放大和濾波器,找出哪一級放大電路沒有達(dá)到設(shè)計應(yīng)有的放大量或者哪一級濾波電路衰減過大。信號發(fā)生器在此扮演的是標(biāo)準(zhǔn)信號源的角色。信號源在對講機(jī)天線輸入端輸入一個已知幅度的信號,然后通過超高頻電壓表或者頻率足夠高的示波器,從天線輸入端口逐級測量增益情況,找出增益異常的單元,再進(jìn)一步細(xì)查,zui后確診存在故障的零部件。
信號發(fā)生器可以用來調(diào)測濾波器,典型的就是帶通濾波器和電臺上用的雙工器。調(diào)測濾波器的理想儀器二字線——網(wǎng)絡(luò)分析儀和掃頻儀,其主要功能部件之一就是信號發(fā)生器。在沒有這些儀器的情況下,信號發(fā)生器配合高頻電壓測量工具,如超高頻毫伏表、頻率足夠高的示波器、測量接收機(jī)等,也能勉強調(diào)試濾波器,其基本原理是測量濾波器帶通頻段內(nèi)外對信號的衰減情況。信號發(fā)生器在此扮演的是標(biāo)準(zhǔn)信號源的角色,信號發(fā)生器產(chǎn)生一個相對比較強的已知頻率和幅度信號,從濾波器或者雙工器的INPUT端輸入,測量輸出端信號衰減情況。帶通濾波器要求帶內(nèi)衰減盡量小,帶外衰減盡量大,而陷波器正好相反,陷波頻點衰減越大越好。因為普通的信號發(fā)生器都是固定單點頻率發(fā)射的,所以調(diào)測濾波器需要采用多個測試點來“統(tǒng)調(diào)”。如果有掃頻信號源和配套的頻譜儀,就能圖示化地看到濾波器的全面頻率特性,調(diào)試起來極為方便。
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