信号发生器的关键技术指标

在电子测试与测量领域，信号发生器是一种极为重要的仪器设备。它能够产生各种类型的电信号，如正弦波、方波、三角波等，为电子电路的设计、测试、调试以及科学研究等提供了不可或缺的信号源。信号发生器的性能优劣直接影响到相关工作的准确性和有效性，而其关键技术指标则是衡量其性能的重要依据。

普源精电的DG5000 Pro 系列函数/任意波形发生器具有 2.5 GSa/s 最高采样率，64 Mpts/CH（选配 128 Mpts/CH） 最大存储深度，集函数发生器、任意波形发生器、噪声发生器、脉冲发生器、谐波发生器、模拟/数字调制器 等功能于一身，支持电池舱供电，是一款多功能、高性价比的双通道函数/任意波形发生器。能够有效的帮助电子工程师进行调试。

图1：DG5000Pro正面图

一、频率特性

（一）频率范围

频率范围是信号发生器能够产生的信号频率的跨度。不同的应用场景对信号频率有着截然不同的要求。例如，在音频领域，信号频率通常在 20Hz - 20kHz 之间，用于音频设备的测试与校准，如扬声器、耳机等的频率响应测试。而在无线通信领域，像手机通信所涉及的频段，信号频率可能在几百 MHz 到数 GHz 之间，信号发生器需要能够覆盖这些频段，以进行基站设备、手机终端等的研发与测试。一些高端的信号发生器，其频率范围可以从极低频一直延伸到毫米波甚至更高频率，以满足如雷达系统、卫星通信等前沿科技领域的需求。DG5000Pro的一共有三个型号，250M、350M和500M。在大多数都情况下都能满足测试需求。

（二）频率分辨率

频率分辨率指的是信号发生器能够精确设定的最小频率变化量。较高的频率分辨率意味着可以更精细地调整信号频率。在一些对频率精度要求极高的实验或测试中，如原子钟的研发测试、高精度频率合成器的校准等，频率分辨率可能需要达到毫赫兹甚至微赫兹级别。例如，DG5000Pro的频率分辨率能达到1 μHz。在研究某些物理现象时，可以精确控制信号频率在非常小的范围内变化，以观察物质对特定频率信号的响应，此时高频率分辨率的信号发生器就显得尤为重要。

二、幅度特性

（一）幅度范围

幅度范围即信号发生器能够输出的信号幅度的大小区间。从微弱的毫伏级信号到数伏甚至更高的电压信号，不同的应用需要不同幅度的信号。在低噪声放大器的测试中，需要信号发生器能够输出毫伏级的微弱信号，以检测放大器在小信号输入时的性能，如噪声系数、增益等。DG5000Pro在输出不同频率信号时，输出幅度也有一定的变化，输出信号的频率越高，能够输出的幅度就越小（≤ 100 MHz: 1 mVpp~10 Vpp、≤ 250 MHz: 1 mVpp~5 Vpp、≤ 350 MHz: 1 mVpp~2 Vpp、≤ 500 MHz: 1 mVpp~1 Vpp）。

（二）幅度分辨率

幅度分辨率是指信号发生器能够精确设定的最小幅度变化量。类似于频率分辨率，在一些对信号幅度精度要求较高的场合，如高精度模拟电路的测试、医学仪器中微弱生物电信号的模拟等，需要较高的幅度分辨率。DG5000Pro的幅度分辨率可以达到0.1 mVpp。在医学仪器研发中，为了准确模拟人体的心电、脑电等生物电信号，信号发生器需要能够精确地调整信号幅度，以确保模拟信号的真实性和有效性。

三、信号纯度--谐波失真

当信号发生器输出一个正弦波信号时，除了基波频率成分外，还可能包含有谐波成分。谐波失真就是指这些谐波成分的总能量与基波能量的比值。在音频系统中，谐波失真会影响声音的质量，使声音变得粗糙、刺耳。例如，在高品质音响系统的测试中，要求信号发生器的谐波失真尽可能低，以确保能够准确评估音响系统对纯净音频信号的还原能力。在精密模拟电路的测试中，谐波失真也可能会干扰对电路性能的测量，导致错误的结果。

四、调制功能--调制类型

信号发生器通常具备多种调制类型，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）、脉冲调制等。DG5000Pro有多种调制功能，包括调幅、调频、调相、叠加、幅移键控、频移键控、相移键控、脉宽调制。幅度调制是使载波的幅度随调制信号而变化，常用于广播电台的音频信号传输。频率调制则是让载波的频率根据调制信号改变，在调频广播和一些通信系统中广泛应用。相位调制是通过改变载波的相位来携带信息，在数字通信和一些特殊的通信方式中有重要作用。脉冲调制包括脉冲幅度调制（PAM）、脉冲宽度调制（PWM）等，在数字电路、电力电子等领域有着广泛的应用，如电机的调速控制、数字信号的传输等。不同的调制类型适用于不同的应用场景，信号发生器能够提供丰富的调制类型，可以满足各种复杂的测试和通信需求。

信号发生器的这些关键技术指标相互关联、相互影响，共同决定了信号发生器的性能和适用范围。在选择和使用信号发生器时，需要根据具体的应用需求，综合考虑这些指标，以确保能够获得准确、可靠的信号源，从而顺利开展电子测试、通信系统研发、科学研究等相关工作。