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任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢

 　 早期的任意波形發(fā)生器主要著重音頻頻段,，現(xiàn)在的任意波形發(fā)生器已擴展到射頻頻段,，它與數(shù)字示波器（DSO）密切配合，只要數(shù)字示波器捕獲的信號,，任意波形發(fā)生器就能復(fù)制出同樣的波形,。在電路構(gòu)成上，數(shù)字示波器是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換,，任意波形發(fā)生器是數(shù)字/模擬的逆轉(zhuǎn)換,，目前任意波形發(fā)生器的帶寬達到2GHz,，足夠仿真許多移動通信、衛(wèi)星電視的復(fù)雜信號,。

　 幾種任意波形發(fā)生器

 　生產(chǎn)數(shù)字示波器的儀器公司一般都供應(yīng)任意波形發(fā)生器,，如安捷倫、力科,、泰克公司,，也有只生產(chǎn)任意波形發(fā)生器的公司，如雷科,、斯坦福公司,。儀器有臺式、PC機虛擬,、VXI總線,、PXI總線等多種方式，大部分產(chǎn)品只有1路輸出,，有的高達16路輸出,。儀器采樣率從最低的100KS/s到4GS/s，相當(dāng)實時帶寬50kHz到最高的2GHz,。產(chǎn)生任意波形的方法主要有兩種：即存儲器和直接數(shù)字合成（DDS）,，前者電路比較簡單，分兩種形式：相位累加器式與計數(shù)器式,，但需要較深的存儲容量,。儀器的垂直分辨率有8位至16位，采樣率越高時分辨率越低,，主要受數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和存儲器特性的影響,。存儲器容量從最小的8K（12位）到16M（8位），通?？筛鶕?jù)用戶要求擴充容量,。任意波形發(fā)生器的波形定義主要有面板設(shè)定、方程式設(shè)定,、波形下載,、軟件設(shè)定、數(shù)字示波器下載,、內(nèi)置編輯器等多種,。軟件大部分采用Windows、LabVIEW或VXIpnp,，總線主要是GPIB（臺式儀器）,、VXI（模塊儀器）、PCI/PXI（PC基儀器）,、RS-232（通信）,、LAN（網(wǎng)絡(luò)）等,。

 　任意波形發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，在原理上可仿真任意波形,，只要數(shù)字示波器或其它記錄儀捕捉到的波形,，任意波形發(fā)生器都可復(fù)制出，特別有用的是仿真單次偶發(fā)的信號,，例如地震波形,、汽車碰撞波形等等。以下是幾種尖端技術(shù)中任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的復(fù)雜測量信號：

 　第一,、雷達信號仿真――雷科公司的任意波形發(fā)生器有調(diào)幅,、調(diào)頻和脈沖三組輸出，組合調(diào)制信號輸入微波信號發(fā)生器產(chǎn)生復(fù)雜的雷達信號模式,，用于仿真飛行器的雷達信令,。由于三組調(diào)制信號有嚴(yán)格的同步和低的相位噪聲，使這種序列信號既穩(wěn)定又相位噪聲極低,，序列內(nèi)可插入觸發(fā),、波形循環(huán)、斷點而不會失去同步,，從而擴展成為復(fù)雜波形產(chǎn)生設(shè)備,。

　　第二、衛(wèi)星音調(diào)仿真――任意波形發(fā)生器和微波信號發(fā)生器一起可產(chǎn)生通信衛(wèi)星的音調(diào)仿真,，用于測試地面接受站特性,。任意波形發(fā)生器驅(qū)動上變頻器在適當(dāng)頻率下產(chǎn)生幾種音調(diào)，在被測通道的測試序列插入空白段,，用于播送實況信號,。任意波形發(fā)生器的數(shù)量視音調(diào)數(shù)目和間隔而定。這種測試方法同樣可用來測試在同一通信鏈路內(nèi)收發(fā)多個數(shù)據(jù)流的電信系統(tǒng),。

　　第三,、微機電系統(tǒng)的驅(qū)動――微機電系統(tǒng)有機械、光學(xué),、電學(xué)的多種信號,，需要幾臺任意波形發(fā)生器仿真激勵和執(zhí)行機構(gòu)的復(fù)雜信號,，信號之間有嚴(yán)格的定時關(guān)系,。

　　第四、磁盤驅(qū)動器仿真――磁盤驅(qū)動器產(chǎn)生的同步數(shù)字和模擬信號可由任意波形發(fā)生器仿真,，用于讀/寫數(shù)據(jù)的測試,。這種混合信號仿真可作為平板LCD、等離子高清晰度電視等的測試信號,。

　　第五,、數(shù)字通信的仿真――第三代移動通信屬于多制式多種信號的綜合,，對于這種包括語音、圖像和數(shù)據(jù)的復(fù)雜調(diào)制信號,，AWG可發(fā)揮積極作用和產(chǎn)生非常逼真的信號,。

　　第六、任意波形發(fā)生器復(fù)制數(shù)字示波器的偶發(fā)信號――利用兩種儀器的互補特點,，任意波形發(fā)生器可復(fù)制出數(shù)字示波器的很難捕捉到的毛刺信號,。

　　由于任意波形發(fā)生器的仿真功能越來越完善，已成為通信,、雷達,、導(dǎo)航、超聲,、自動測量等復(fù)雜波形的信號源,。

　　幾種代表性的硬件平臺
　　任意波形發(fā)生器最多的供應(yīng)商是泰克公司，它的AFG300系列（取樣率16MS/s,，分辨率12位）,、AWG400系列（取樣率200MS/s，分辨率16位）,、AWG500系列（取樣率1GS/s,，分辨率10位）、AWG600系列（取樣率2.6GS/s,，分辨率8位）,、還有AWG700系列（取樣率4GS/s，分辨率8位）,、還有AWG2000系列（最高取樣率250MS/s,，分辨率12位，最大輸出10V）是編程更簡單,，可與該公司的數(shù)字示波器直接波形轉(zhuǎn)移的任意波形發(fā)生器,，泰克公司的數(shù)字存儲示波器(DSO)和數(shù)字熒光示波器（DPO）分別擁有實時帶寬6GHz（TDS6000系列）和5GHz（TDS7000系列）的最高指標(biāo)，為配合DSO和DPO示波器族的測量應(yīng)用,，一直生產(chǎn)上述的各種任意波形發(fā)生器系列,，同時長期保持領(lǐng)先地位。直至2001年Analogic公司推出DBS2055任意波形發(fā)生器（取樣率4.8GS/s,，分辨率8位）,，成為業(yè)界指標(biāo)最高的產(chǎn)品，以下簡要介紹該儀器的特點

　　任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢
　　任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢是更高取樣率,，更高分辨率和更大存儲量,，目前實時帶寬超過1GHz的產(chǎn)品比較少，而且分辨率只有8位,，不能滿足快速發(fā)展的移動通信和高速網(wǎng)絡(luò)的測量要求,。與數(shù)字存儲示波器相比,，任意波形發(fā)生器的全面指標(biāo)存在明顯差距，前者的取樣率達到20GS/s和帶寬6GHz,，后者的取樣率是4.8GS/s和帶寬2GHz,。任意波形發(fā)生器首先要趕上數(shù)字存儲示波器，然后再往前發(fā)展,，因為在電路構(gòu)成方面,，任意波形發(fā)生器的核心部件是高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，它的工藝潛力還很大,，顯然缺少的是市場需求,。
　　任意波形發(fā)生器的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域是低頻，例如心電圖,、汽車點火,、防撞氣囊、醫(yī)療儀器等,，頻率范圍在聲頻以下,，多組信號輸出，16位以上的分辨率,。這類任意波形發(fā)生器以VXI總線,、PXI總線和PC總線模塊較多，每年都有新產(chǎn)品推出,。