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应用指南 怎样使用 Matlab 和任意波形发生器 创建直接合成信号 每名工程师在工作时都要解决许多问题，而当前最具挑战性的设计问题之一是创建能够真正执行主板或 芯片测试的激励信号。无线领域中的新兴 RF 技术需要复杂的高频调制信号。串行总线需要带有抖动、 扩频时钟和其它随时间变化效应的信号。在这种情况下，其解决方案要求在工作台上摆满脉冲发生器、 函数发生器、调制发生器和 RF 发生器，或能够同时及单独提供所有这些不同信号类型的信号源。这就 是直接合成信号生成技术出现的背景。 2 /products/signal_sources/index.html 怎样使用 Matlab 和任意波形发生器创建直接合成信号 应用指南 什么是直接合成？它能为我做什么？ “直接合成”是指一种波形生成手段，它有两个含义。 第一个含义是架构。直接合成技术直接从存储器中读取 波形数据，在提供的波形方面几乎实现了无限的灵活 性。其基于采样的架构基本上与数字示波器架构相反。 示波器要求从模拟波形中采集样点，而直接合成信号源 (称为任意波形发生器或 AWG)则从存储的样点中重建 模拟波形。从正弦波到串行数字脉冲，这些样点基本上 可以定义任何波形。 第二个含义则面向应用。许多传统信号发生工具只产生 一种波形，如RF正弦波，并依赖外部调制器处理信号， 满足被测设备(UUT)的实际需求。相比之下，AWG则采 用直接合成技术发起信号，其本身就包括要求的任何调 制特点和传输路径效应，如抖动、噪声、ISI 等等。 AWG正作为各种测试测量应用的激光源而获得广泛支 持。它有哪些优势呢？可以从以下几个方面进行考察： 由于存储的信号信息由数字样点组成，因此可以通 过几百种方式改动信号信息，如滤波、卷积、时间偏 移、调制等等。 通过改变采样时钟的频率，可以改变输出频率，而 不用改变波形内容。 可以在输出波形流的任何地方增加异常特点，如瞬 变或跌落。例如，这适合在原型检验期间提供“实际 环境”。 AWG 的直接合成技术可以与设计(建模)工具一起使 用，仿真器件和系统性能。 提供的软件编辑工具明显简化了AWG中使用的波形 的创建和修改过程。 新一代AWG同时提供了所需的带宽和分辨率，可以满 足电信、雷达、串行通信设备、甚至消费品中常见的高 频需求。此外，这些新型 AWG 同时提供了这些设备在 测试过程中经常要求的数字信号和模拟信号。 图 1 是简化的 AWG 直接合成架构，说明了波形数据从 存储器中的二进制字到最后完成的可用输出波形所经过 的各个步骤。在这个简单的视图中，单路径使用差分对 符号表示，视为单通道。 /products/signal_sources/index.html 3 怎样使用 Matlab 和任意波形发生器创建直接合成信号 应用指南 图 1. 简化的 AWG 直接合成架构。 任意波形 数模转换 放大器 存储器 低通滤波器 衰减器 输出 从公式到输出创建波形 每个AWG都可以生成波形，即从输出发送电子信号，但 许多 AWG 没有为创建波形而设计的机载功能。随着工 程师日益需要设计更加复杂的信号，基于软件的开发工 具已经成为创建波形的首选方式。软件工具正越来越完 善，可以存档和重用代码，从数学函数中计算几乎任何 波形，使用 DSP 建立获得的波形模型。 有多种波形创建工具，涵盖了从最简单的波形直到最先 进的波形。在本文中，我们将介绍多个应用，但重点将 详细讨论 MATLAB 软件。 标准内置波形创建工具 AWG 中通常会包括一套基本函数，这些函数永久存储 在仪器内部，可以调用到波形存储器中。这些波形之所 以称为函数，是因为它们直接从简单的数学函数中导 出，如正弦公式。其它形状包括三角形波、锯齿形波和 方波。机载函数为在 AWG 和相连设备上执行“存在信 号”检查提供了方便的途径，这些函数对其它简单的测 试可能已经足够了。AWG5000 和 7000 系列具有波形 创建工具，允许用户构建标准函数类型波形，如上面提 到的波形。 这里用蓝色突出显示备注行。注意，大多数文本由备注 组成，运算函数只有“sin(w)”。 在基本波形完成后，可以选择图形编辑器窗口。这提供 了画图工具，可望使用故意失真或畸变改变简单的正弦 波形。 ArbExpress 创建的波形不能直接加载到 AWG5000 或 AWG7000 系列仪器的存储器中。但是在汇编时，数据 可以作为.TXT 文件或 AWG 专用的.wfm 格式存储在仪 器 PC 主机的硬盘中，然后不需离开平台，就可以导入 数据。事实证明，ArbExpress 为各种基本应用提供了 优秀的通用波形创建工具。这是一种免费的应用软件， 可以从泰克网站上下载：。 图 2. 开发正弦波使用的 ArbExpre