Nguồn tín hiệu chung và sự khác biệt của chúng kiến thức mới năm 2023

Sự khác biệt giữa Bộ tạo tín hiệu RF, Bộ tạo chức năng, Bộ tạo dạng sóng tùy ý và Bộ tạo xung là gì?

Nguồn tín hiệu là một thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống thử nghiệm và được thiết kế để cung cấp nguồn tín hiệu “sạch” hoặc gần lý tưởng để các biến dạng không ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm. Nguồn tín hiệu cũng được sử dụng để mô phỏng các kích thích trong thế giới thực nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bị trong môi trường thực tế (Hình 1). Có nhiều loại nguồn tín hiệu, mỗi loại có những khả năng và hạn chế riêng. Việc chọn đúng nguồn tín hiệu có thể gây nhầm lẫn vì các nguồn tín hiệu có khả năng và tính năng chồng chéo. Ví dụ, một bộ tạo dạng sóng tùy ý (AWG) có thể thay thế một bộ tạo tín hiệu RF không? Bạn có thể sử dụng bộ tạo hàm thay cho bộ tạo xung không? Chúng tôi sẽ trả lời những câu hỏi này trong bài đăng này.

CÁC LOẠI NGUỒN TÍN HIỆU

Có một số loại nguồn tín hiệu tạo ra tín hiệu điện để thử nghiệm. Có bộ tạo tín hiệu RF, thường được gọi là bộ tạo tín hiệu, để kiểm tra không dây và bộ tạo chức năng, cho các ứng dụng tần số thấp. Ngoài ra, AWG còn hữu ích cho các ứng dụng mục đích chung và bộ tạo xung lý tưởng cho truyền thông kỹ thuật số tốc độ cao. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn từng nguồn tín hiệu này.

Máy phát tín hiệu RF

Bộ tạo tín hiệu RF, hoặc bộ tạo tín hiệu, là nguồn phát ra tín hiệu RF (được định nghĩa một cách lỏng lẻo là 20 kHz đến 300 GHz). Tín hiệu RF thường là dạng sóng hình sin ở tần số và biên độ xác định. Bộ tạo tín hiệu có thể điều chế dạng sóng hình sin này (tức là tín hiệu sóng mang) để mang thông tin bằng cách sử dụng sơ đồ điều chế tần số, điều chế biên độ và điều chế pha. Các bộ tạo tín hiệu vectơ tiên tiến có khả năng lập các sơ đồ điều chế IQ phức tạp cho các định dạng điều chế kỹ thuật số khác nhau. 

Máy tạo dạng sóng tùy ý

AWG lần đầu tiên xuất hiện trên thị trường vào những năm 1980 khi các công nghệ chuyển đổi dữ liệu, bộ nhớ và thiết bị truyền thông sẵn có giúp chúng trở nên khả thi. Các lĩnh vực ứng dụng chính là điều chế IQ, radar, phương tiện lưu trữ từ tính và kiểm tra thiết bị. Các dạng sóng trong AWG thường được định nghĩa là một loạt các điểm tham chiếu theo thời gian. Do đó, không có giới hạn đối với loại dạng sóng mà AWG có thể tạo ra. Do hiệu suất của Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự (DAC) được cải thiện, AWG có thể được sử dụng thay cho bộ tạo tín hiệu nơi công suất và độ tinh khiết phổ không phải là mối quan tâm lớn. AWG có băng thông tần số nằm trong khoảng từ 500 MHz đến 25 GHz.

Máy phát chức năng

Theo truyền thống, bộ tạo chức năng là nguồn tín hiệu phổ biến nhất. Chúng có khả năng tạo ra một tập hợp giới hạn các dạng sóng (sin, vuông, tam giác, v.v.) và người dùng có thể điều chỉnh nhiều đặc tính của chúng như tần số, biên độ, độ lệch DC, chu kỳ nhiệm vụ và đối xứng. Nhiều bộ tạo chức năng thực hiện điều chế bên trong hoặc bên ngoài cơ bản như Điều chế biên độ (AM), Điều chế xung (PM) và Điều chế tần số (FM), và một số trong số chúng thậm chí có thể quét tần số đầu ra trong một phạm vi quan tâm. Không giống như AWG, băng thông tần số của bộ tạo chức năng nằm trong dải hàng trăm MHz. 

Máy phát xung

Máy tạo xung có thể cung cấp một nhóm xung với các thông số có thể kiểm soát được như Tần số lặp lại xung (PRF), thời lượng xung và điện áp “cao” và “thấp”. Vị trí cạnh và thời gian tăng / giảm có thể được kiểm soát, đôi khi độc lập trong một số thiết bị, để có thể mô phỏng hiện tượng rung hoặc Biến dạng chu kỳ làm việc (DCD). Các bộ tạo xung hiện đại không giới hạn ở một chuỗi các xung lặp đi lặp lại, nhưng chúng có thể tạo ra một chuỗi “1s” và “0s” được xác định trước để trở thành các bộ tạo dữ liệu nối tiếp và song song chính hãng. Theo truyền thống, một số tham số thời gian của các xung như thời gian tăng / giảm hoặc jitter được điều khiển bằng cách sử dụng mạch tương tự.

BẠN NÊN SỬ DỤNG NGUỒN TÍN HIỆU NÀO?

Việc chọn nguồn tín hiệu phù hợp phụ thuộc vào loại ứng dụng bạn đang sử dụng. Với những cải tiến về công nghệ, ranh giới giữa các khả năng của thiết bị đang bắt đầu mờ đi. Có nhiều trường hợp có thể sử dụng một số loại nguồn tín hiệu. Trong những trường hợp như thế này, quyết định phụ thuộc vào tính dễ sử dụng, ngân sách được phân bổ và các ứng dụng trong tương lai. Chúng ta hãy xem xét một số ứng dụng phổ biến để có ý tưởng về những cân nhắc khi lựa chọn nhạc cụ phù hợp.

Kỹ thuật số tốc độ cao

Bộ tạo xung được sử dụng để tạo các nguồn xung nhịp, xung, dữ liệu, mẫu và chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên (PRBS) cho tất cả các ứng dụng lên đến 3,35 GHz. Bộ tạo xung cho phép bạn tạo các mẫu dữ liệu dài cần thiết để kiểm tra các giao diện tốc độ cao, như PCI Express hoặc Serial ATA và nhiều hơn nữa. Khả năng chèn jitter cho phép bạn tiến hành các bài kiểm tra khả năng chịu jitter. Các ứng dụng mục tiêu của bộ tạo xung bao gồm kiểm tra đặc tính của lớp vật lý, tính toàn vẹn của tín hiệu và kiểm tra chập chờn. Mặc dù AWG có khả năng tạo xung nhị phân, nhưng nó không thể phù hợp với khả năng của bộ tạo xung trong việc tạo ra các mẫu dữ liệu dài, điều khiển rung pha chính xác và điều khiển thời gian tăng / giảm chính xác. 

Máy phát xung là nguồn lý tưởng cho các ứng dụng sau:

• Các phép đo sơ đồ mắt mô phỏng
• Phép đo trao đổi chéo
• Kiểm tra sự tuân thủ
• Kiểm tra rung lắc
• Các phép đo tính toàn vẹn của tín hiệu
• Kiểm tra ứng suất cho máy thu

Không dây

Máy phát tín hiệu RF được sử dụng khi độ tinh khiết của phổ là quan trọng. Mặc dù nhiều máy phát có khả năng quét tần số đầu ra và cung cấp điều chế tương tự cơ bản, chúng không có khả năng tạo ra điều chế lưỡng cực được sử dụng để kiểm tra chức năng của các hệ thống thông tin vô tuyến hiện đại. Bộ tạo tín hiệu vectơ nâng cao (VSG) cho phép điều chế lưỡng cực của hai sóng mang vuông góc (lệch pha 90º) để có thể đạt được bất kỳ trạng thái điều chế biên độ / pha nào thông qua hai tín hiệu băng gốc, được gọi là thành phần I (Trong pha) và Q (Cầu phương) . 

Với những tiến bộ trong công nghệ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự, AWG với tốc độ lấy mẫu gần 100 GSa / s hiện đã có sẵn trên thị trường. Với tốc độ lấy mẫu cao, băng thông tương tự rộng và hiệu suất độ tinh khiết phổ cao, AWGs đã thay thế thành công bộ tạo tín hiệu RF trong một số lĩnh vực ứng dụng.

Tuy nhiên, bộ tạo tín hiệu RF vẫn có một số ưu điểm so với AWG hiện đại:

• Dải động tốt hơn và triệt tiêu động lực ngoài dải
• Hiệu suất nhiễu pha tốt hơn
• Chính xác hơn và dải công suất đầu ra rộng hơn
• Khả năng điều chỉnh tần số sóng mang dễ dàng mà không cần tính toán lại dạng sóng
• Đầu vào điều chế bên ngoài cho các tín hiệu I / Q tùy chỉnh
• Mạch điều khiển mức tự động để đạt được độ chính xác biên độ cao hơn

Tần số thấp

Bộ tạo chức năng, còn được gọi là bộ tạo dạng sóng, là nguồn tín hiệu đa năng. Chúng rất dễ sử dụng và cài đặt nhanh chóng. Bộ tạo chức năng lý tưởng để tạo ra tín hiệu tần số thấp khi bạn cần một nguồn “đủ tốt” cho các nguyên mẫu phòng thí nghiệm của mình. Bộ tạo chức năng cũng có thể tạo ra các dạng sóng tùy ý như xung nhịp tim, tiếng ồn ngẫu nhiên, rung động cơ học và tín hiệu âm thanh. Kết hợp điều đó với mức giá thấp và bạn sẽ có được hiệu suất phù hợp với mức giá phù hợp. Nếu bạn cần tín hiệu tần số thấp từ 100 MHz trở xuống, bạn sẽ không làm sai khi sử dụng bộ tạo hàm.

Mô phỏng cuộc sống thực

AWG được sử dụng trong nhiều ứng dụng để mô phỏng các tình huống thực tế như kiểm tra radar và liên lạc quang học. Mặc dù AWG là tín hiệu đa năng, chúng không phải là tín hiệu dễ sử dụng nhất. Các công cụ tạo dạng sóng là bắt buộc khi sử dụng AWG và độ phức tạp của chúng có thể quá tải. Tính dễ sử dụng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc nếu bạn định sử dụng AWG thay vì bộ tạo tín hiệu điển hình trong thử nghiệm của mình.