第二章 信号源
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信号源基本结构和原理信号源也称作信号发生器,基本功能是产生并输出期望的信号,可设置信号的频率、功率和调制类型。
按照频率划分,有低频源、射频源、微波源;按信号调制类型划分,有模拟源和矢量源。
信号源的基本结构原理图模拟源模拟信号源:产生模拟调制信号,AM/FM/PM和脉冲调制,低相噪和低噪声是高性能的标志。
频率范围可达67GHz的微波源,可扩展到毫米波;射频源的频率范围一般在9kHz~8GHz之内。
频率合成器,也就是频综,是模拟源的核心,调频FM和调相PM可在频综中直接实现;脉冲调制器即可控脉冲开关,控制RF信号的通断;调幅调制器与自动电平控制ALC电路混合;ALC的基本功能是通过反馈监测与比较,保持RF输出电平的稳定。
矢量源矢量信号源:可产生矢量和数字调制信号。
常用于产生3Gpp规范的各类移动通信信号、产生和模拟GNSS 导航、产生和模拟各种雷达信号等应用。
频率范围可达44GHz的微波矢量源;射频矢量源的频率范围一般在9kHz~8GHz之内。
其调制带宽是其重要指标,通常100M~2G。
矢量源的核心原理是通过I/Q混频器即正交调制器,产生矢量调制的RF信号。
基带源是用目标调制算法生成的数字文件,经DAC转为模拟I/Q信号,输入调制器,调制器的本振LO来自于RF频率相同设置的频综。
通过相差90°的两个正交信号I/Q的瞬时电压,可以控制RF输出的瞬时幅度和相位,从而达到任意矢量调制的目的。
频率合成器频率合成器,或频率综合器简称频综,是基于一个输入参考频率源,产生一个或多个频率信号的射频器件,在信号源中是核心器件。
现代常用频率合成技术,是PLL锁相合成技术与DDS直接数字合成技术,工程实现上经常采用两者结合的方式。
PLL锁相合成PLL锁相合成技术,原理是对VCO的RF输出进行锁相锁频精确化控制。
参考频率源,是高稳定、高频谱纯度的基准源,常用TCXO 或OCXO,参考源分频后输入鉴相器参考输入端,VCO的RF输出信号,耦合反馈、分频后进入鉴相器的反馈输入端,鉴相器输出包括2×fp分量和直流电压分量,经低通滤波后是VCO控制电压Vc,当Vc = 0环路达到锁定目标频率RF=VNfp。
《通信电子线路》课程的部分习题答案第一章习题参考答案:1-1:1-3:解:1-5:解:第二章习题解答: 2-3,解:2-4,由一并联回路,其通频带B 过窄,在L 、C 不变的条件下,怎样能使B 增宽? 答:减小Q 值或减小并联电阻2-5,信号源及负载对谐振回路有何影响,应该如何减弱这种影响? 答:1、信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响:通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q 值叫做无载Q (空载Q 值)如式通常把接有信号源内阻和负载电阻时回路的Q 值叫做有载QL,如式为空载时的品质因数为有载时的品质因数 Q Q QQ LL <可见oo Q RL Q ==ωLS L R R R LQ ++=0ω结论:串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs 很小 (恒压源)和负载电阻RL 也不大的情况。
2、信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响2-8,回路的插入损耗是怎样引起的,应该如何减小这一损耗?答:由于回路有谐振电阻R p 存在,它会消耗功率因此信号源送来的功率不能全部送给负载R L ,有一部分功率被回路电导g p 所消耗了。
回路本身引起的损耗称为插入损耗,用K l 表示 无损耗时的功率,若R p = ∞, g p = 0则为无损耗。
有损耗时的功率插入损耗 通常在电路中我们希望Q 0大即损耗小,其中由于回路本身的Lg Q 0p 01ω=,而Lg g g Q 0L p s L )(1ω++=。
2-11,L ps p p p p p p p 11R R R R Q Q G C LG Q L ++===故ωω同相变化。
与L S L R R Q 、 性。
较高而获得较好的选择以使也较大的情况,很大,负载电阻内阻并联谐振适用于信号源L L S Q R R ∴11P P K l '=率回路有损耗时的输出功率回路无损耗时的输出功L2L s s L 201g g g I g V P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+==L 2p L ss L 211g g g g I g V P ⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=='20L 1111⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-='=Q Q P P K l2-12,解:2-13,5.5Mhz 时,电路的失调为:66.655.0*23.33f f 2Q p 0==∆=ξ 2-14,解:又解:接入系数p=c1/(c1+c2)=0.5,折合后c0’=p 2*c0=0.5pf,R0’=R0/ p 2=20k Ω,总电容C=Ci+C0’+C1C2/(C1+C2)=15.5pf,回路谐振频率fp=45.2Mhz ,谐振阻抗Rp=1/(1/Ri+1/Rp0+1/R0’),其中Rp0为空载时回路谐振阻抗,Rp0=Q0*2π*fp*L=22.72K Ω,因此,回路的总的谐振阻抗为:Rp=1/(1/Ri+1/Rp0+1/R0’)=5.15 K Ω,有载QL=Rp/(2π*fp*L )=22.67,通频带B=fp/QL=1.994Mhz 2-17;第三章习题参考答案:3-3,晶体管的跨导gm是什么含义,它与什么参量有关?答:3-4,为什么在高频小信号放大器中,要考虑阻抗匹配问题?答:3-7,放大器不稳定的原因是什么?通常有几种方法克服?答:不稳定原因:克服方法:3-9,解:3-10;解:第四章习题参考答案:4-1,答:4-3,答:4-5,解:4-6;第五章习题参考答案:5-4,答:5-7,答:5-9,答:5-12,答:(e)图,在L 、C 发生谐振时,L 、C 并联阻抗为无穷大,虽然满足正反馈条件,但增益不满足≥1,故不能振荡?5-13,[书上(6)L1C1〈L3C3〈L2C2=〉f1〉f3〉f2,不能起振] 解:5-15;如图(a)所示振荡电路,(1)画出高频交流等效电路,说明振荡器类型;(2)计算振荡器频率57uH 57uH解:(1)图(b)是其高频交流等效电路,该振荡器为:电容三端式振荡器(2)振荡频率:L=57uH,振荡频率为:,f0=9.5Mhz第六章习题参考答案:6-1,6-3,6-5,解:6-7,解:6-9,解:6-13,解:6-14;答:第七章习题参考答案:7-3,7-5,解:7-9,什么是直接调频和间接调频?它们各有什么优缺点?答:7-10,变容二极管调频器获得线性调制的条件是什么?7.11答:7-12;如图是话筒直接调频的电路,振荡频率约为:20Mhz 。
第二章微波测量仪器和系统
微波信号源功能与构成
一个微波振荡器,配以必要的控制驱动电路,就构成了最基本的信号源。
不同的应用,对信号源的输出有不同的特性要求。
信号源的设计,就是围绕振荡器,施加不同的控制处理电路,满足不同应用需求的过程。
普通信号发生器
在微波信号输出前加上可变衰减器,可以通过选择合适的可变衰减器控制输出信号功率范围
在振荡器后、可变衰减器前加入放大器能够隔离衰减器值变化引起的振荡器频率变化
对可变衰减器进行自动增益控制,保证输出信号稳定度(ALC是实现自动电平控制系统的简称)
带调频、调幅、方波及脉冲等信号的信号源
振荡源
振荡器模型
常用的振荡器
直接合成(混频(加、减)、倍频(乘)、分频(除)、滤波)数字合成DDS(相位累加器、相位寄存器、
非相干合成
微波信号源典型组成
微波信号源特征
显示设备和信号检测
主要性能指标:频率范围、频率响应、灵敏度、端口阻抗、最大输入功率、极性、VSWR、接头形式
功率检测
电阻侧辐射热议:利用某些温度敏感元件的电阻随所加的功率大小而变化的效
对功率大小进行检测
频谱分析仪
扫频超外差式频谱仪的原理图
噪声系数测试仪
噪声源:应用的噪声源分为三种类型
宽带电磁信息检测系统。
信号源基础知识1、认识函数信号发生器信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器,而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。
众所周知,数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比(S/N)均优于模拟,其锁相环( PLL)的设计让输出信号不仅是频率精准,而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态,但毕竟是数字式信号源,数字电路与模拟电路之间的干扰,始终难以有效克服,也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。
谈及模拟式函数信号源,结构图如下:这是通用模拟式函数信号发生器的结构,[是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波,同时经由比较器的比较产生方波]。
而三角波是如何产生的,公式如下:换句话说,如果以恒流源对电容充电,即可产生正斜率的斜波。
同理,右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波,电路结构如下:当I1 =I2时,即可产生对称的三角波,如果I1 > >I2,此时即产生负斜率的锯齿波,同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。
再如图二所示,开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变,也就是改变信号的频率,这也就是信号源面板上频率档的选择开关。
同样的同步地改变I1及I2,也可以改变频率,这也就是信号源上调整频率的电位器,只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。
而在占空比调整上的设计有下列两种思路:1、频率(周期)不变,脉宽改变,其方法如下:[改变电平的幅度,亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度,即可达到改变脉宽而频率不变的特性],但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下,导致在采样电路实验时,对瞬时信号所采集出来的信号有所变动,如果要将此信号用来作模数(A/D)转换,那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。
但不容否认的在使用上比较好调。
2、占空比变,频率跟着改变,其方法如下:将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定(正、负可利用电路予以切换),改变充放电斜率,即可达成。
第二章信号发生器的原理与使用信号发生器又叫信号源,它是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的仪器。
信号发生器可产生不同波形、频率、和幅度的信号,用来测试放大器的放大倍数、频率特性以及元器件的参数等等,还可以用来校准仪表以及为各种电路提供交流电压。
一、信号发生器的分类信号发生器用途广泛,种类繁多,有各种各样的分类方法,常见的分类方法有:1、按输出波形分类①正弦信号发生器,产生正弦波或受调制的正弦波。
②脉冲信号发生器,产生不同脉宽的重复脉冲或脉冲链。
③函数信号发生器,产生幅度与时间成一定函数关系的信号,包括正弦波、三角波、方波等各种信号。
④噪声信号发生器,产生各种模拟干扰的电信号。
2、按输出频率范围分类①超低频信号发生器,输出信号频率范围为1/1000Hz~1000HZ。
②低频信号发生器,输出信号频率范围为1HZ~200KHZ~1MHZ。
③视频信号发生器,输出信号频率范围为20HZ~10MHZ。
④高频信号发生器,输出信号频率范围为200KHz~30MHz。
⑤甚高频信号发生器,输出信号频率范围为30MHZ~300MHZ。
⑥超高频信号发生器,输出信号频率范围为300MHZ以上。
二、对信号发生器的一般要求①输出波形失真小,正弦信号发生器的非线性失真系数不超过1%~3%,有时要求低于0.1%。
②输出频率稳定并且在一定范围内连续可调。
一般信号发生器的频率稳定度为1~10%,标准信号发生器应优于1%。
③输出电压稳定并且在一定范围内连续可调。
一般最小可达毫伏级,最大可达几十伏。
对于低频信号发生器,要求在整个频率范围内输出电压幅度不变,一般要求变化小于1dB,否则会给测试工作带来麻烦。
④输出阻抗要低,与负载容易匹配。
一般低频信号发生器具有低阻抗和600Ω阻抗;高频信号发生器多为50Ω或75Ω输出阻抗;有功率输出时可配接8Ω、16Ω、150Ω、600Ω、5000Ω等。
⑤调制特性:对高频信号发生器一般要求有调幅和调频输出。
第二章信号发生器同步练习(一)(考试时间90分钟,满分100分)一、选择题(3′×8=24′)1.下列不属于正弦信号发生器的主要技术指标的是()A.幅频特性B.频率特性C.输出特性D.调制特性2.有关低频信号发生器的主要技术指标说法错误的是()A.频率范围为1Hz~1MHz连续可调B.频率稳定度为1%~2%C.输出电压为0~10V连续可调D.输出功率约为0.5~5W连续可调3.低频信号发生器的主振级采用振荡电路。
()A.RC文氏电桥B.LC变压器耦合C.LC三点式D.石英晶体4.文氏电桥振荡器的电压放大倍数在谐振时,应不小于()A.1 B.2 C.3 D.45.XD1低频信号发生器的电压量程置于150V挡,电压表的读数为10V,输出衰减旋钮置于50dB,则实际输出电压为()A.0.032V B.100V C.0.32V D.31.6V6.以下不属于低频信号发生器组成部分的是()A.调制器B.电压放大器C.输出衰减器D.主振器第7题图7.如图所示电路中,设集成运放具有理想的特性,电阻R2=10kΩ,当R1的阻值为下列哪种情况时,可以产生较好的正弦波振荡。
()A.R1=4.7kΩ(可调) B.R1=10kΩ+4.7kΩ(可调)C.R1=15kΩ+4.7kΩ(可调) D.R1=18kΩ+4.7kΩ(可调)8.低频信号发生器的实际输出电压的大小由________决定。
()A.电压表指示值B.输出衰减C.平衡与不平衡输出D.三者共同二、判断题(2′×8=16′)1.低频信号发生器相当于音频信号发生器。
()2. 输出电平一般描述输出信号幅度的有效范围,可用绝对电平或相对电平表示。
()3.信号发生器的输出阻抗越低,带负载能力越强,性能也越好。
()4.低频信号发生器的主振级用于产生低频正弦信号,但不能实现频率调节功能。
() 5.用低频信号发生器作信号源,检修一台扩音机时,输入信号应取自“电压输出”端。
信号源的工作原理及使用方法Signal sources are essential components in various electronic systems, providing the necessary voltage, current, or frequency signals for testing, measuring, or controlling purposes. 信号源是各种电子系统中必不可少的组件,为测试、测量或控制目的提供必要的电压、电流或频率信号。
These instruments are versatile tools that can generate a wide range of signals, from simple sine waves to complex arbitrary waveforms. 这些仪器是多功能工具,可以产生从简单正弦波到复杂任意波形的各种信号。
Understanding how signal sources work and how to use them effectively is crucial for engineers, technicians, and hobbyists working in the field of electronics. 了解信号源的工作原理和有效使用方法对于从事电子领域工程师、技术人员和爱好者至关重要。
At the heart of a signal source is an electronic oscillator that generates periodic waveforms at a specific frequency. 信号源的核心是一个电子振荡器,它以特定频率生成周期波形。
This oscillator can be configured to produce different types of signals, such as sine waves, square waves, triangle waves, or arbitrary waveforms. 这个振荡器可以配置为产生不同类型的信号,如正弦波、方波、三角波或任意波形。