電子信息工程外文資料翻譯----信號源

1、<p>　　畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))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(dāng)進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(fù)用器也不會產(chǎn)生信號；它為來自計(jì)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(fù)用器連接到提供信號的線路之前，不可避免地要進(jìn)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(shè)計(jì)要求，工程師們必須對即將完成的設(shè)計(jì)進(jìn)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(jìn)行測量、又能產(chǎn)生信號的方案。</p><p>　　用于數(shù)字設(shè)計(jì)評價的測量儀器和用于模擬|混合信號設(shè)計(jì)

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(gòu)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(shè)計(jì)、調(diào)試、評價工程中的幾乎任何一種測量配置的基礎(chǔ)。信號源是一種關(guān)鍵的工程工具。對技術(shù)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(diǎn)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(dāng)對元器件、功能模塊和子系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)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(shè)計(jì)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(fù)的畸變（誤差）。由于往往不可能使用電路準(zhǔn)確地在所需時間、位置產(chǎn)生可預(yù)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(yīng)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(dú)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(xiàng)目中，用戶常常必須對信號源進(jìn)行定制設(shè)計(jì)或修改。設(shè)計(jì)一個儀器級的信號發(fā)生器是非常困難的，而且設(shè)計(jì)輔助設(shè)備耗費(fèi)的時間也將人們的寶貴精力從項(xiàng)目中分散開。</p><p>　　幸運(yùn)的是，數(shù)字采樣技術(shù)和信號處理技術(shù)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(jī)或CDMA手機(jī)的復(fù)雜調(diào)制射頻信號。

9、你可以使用多種方法（從數(shù)學(xué)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(yīng)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(diǎn)是價格低，這使其在無需AWG靈活性的應(yīng)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(jìn)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(shù)</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(shè)備的已知信息和該設(shè)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(chǔ)，創(chuàng)建一個事件或一個事件序列。</p><p>　　復(fù)制：記錄示波器上存在的波形并將其發(fā)送到信號源進(jìn)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(yīng)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(yīng)用</b></p><p>　　信號源的應(yīng)用有幾百種之多。在電子測量領(lǐng)域中，信號源的應(yīng)用分為以下三類：功能驗(yàn)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(yīng)用。</p><p>　　·功能驗(yàn)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(shè)備設(shè)計(jì)商必須比基帶I與Q信號（包括有損和無損）進(jìn)行仿真，以確保它們研發(fā)的設(shè)備能夠符合剛出現(xiàn)的和已有的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。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(dá)1吉比特的兩路獨(dú)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(jìn)行全面測試。AWG的現(xiàn)有技術(shù)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(dá)1Gbps的器件。</p><p>　　·極限性

14、能測試——通信接收機(jī)的極限性能：使用串行數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)（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(jì)算時間。這些儀器能夠?qū)㈥P(guān)鍵信號沿移動0.3皮秒。</p><p>　　信號源硬件結(jié)構(gòu)：任意波形產(chǎn)生器</p><p>　　從根本上說，AWG是一種復(fù)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(chǔ)。AWG的結(jié)構(gòu)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(shí)，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(diǎn)）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(jìn)行實(shí)際測量得到的，也可能是采用圖形化技術(shù)或數(shù)學(xué)技術(shù)得到的。</p><p>　　圖10.2a畫出了一組采樣點(diǎn)。所以采樣點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)間進(jìn)行濾波，將這些點(diǎn)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(diǎn)，而是連續(xù)的模擬波形。圖10.3是AWG實(shí)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(shù)語和說明影響信號重建保真度的條件。在這些術(shù)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(jìn)行采樣，至少需要2兆樣本/秒的頻率進(jìn)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(guān)系是顯而易見的：為了能夠真實(shí)再現(xiàn)期望信號的細(xì)節(jié)，存儲波形必須擁有足夠多的樣點(diǎn)。</

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(diǎn)。如果一組存儲樣點(diǎn)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(dāng)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(dá)到2.6吉樣本/秒。AWG的其他硬件特點(diǎn)，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(diǎn)幅度測量的精度。精度和儀器DAC的二進(jìn)字長（以bit為單位）有關(guān)；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(jié)構(gòu)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(guān)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?yàn)闇p少了“端點(diǎn)”數(shù)?！岸它c(diǎn)”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(diǎn)數(shù)量。</p><p&

21、gt;　　2）可以存儲更多的波形細(xì)節(jié)。在復(fù)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(yù)測正弦波形一樣的插值方法。為了真實(shí)再現(xiàn)一個復(fù)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(shù)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(fù)雜的射頻波形，甚至包括用于