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(kuò)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(dá)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(jī)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(dá)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(kuò)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(dá)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(dá)信號模式，用于仿真飛行器的雷達(dá)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(kuò)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(jī)電系統(tǒng)的驅(qū)動――微機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)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(jī)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(bǔ)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(dá)、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(dá)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。