信号发生器是做什么用的？
信号发生器是做什么用的？
信号发生器是电子工程和通信领域中不可或缺的设备，它能够产生各种波形信号，广泛应用于科学研究、设备测试和系统开发等多个领域。本文将详细介绍信号发生器的工作原理、类型及其在不同场景中的应用。
信号发生器的作用
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波等。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。
函数信号发生器又叫做AFG，其特点是采样率不变，通过改变取点的步进来改变信号的频率。带来的优点是系统简单、灵活，能够快速响应频率变化，应用范围广泛，但是波形点有缺失。而任意波形发生器又叫做AWG，其取点的步进不变，通过改变采样率来改变信号的频率，因此波形点无缺失，能完整再现原始信号，但是系统复杂，价格昂贵，频率响应较慢。
如今信号源常用的合成方式是DDS技术，也就是直接数字频率合成技术。这是一种从相位概念出发直接合成所需波形的全数字频率合成技术。与传统的频率合成技术相比，DDS技术具有以下优点：
- 可以产生任意波；
- DDS技术具有极高的频率分辨率；
- 具有极快的变频速度且变频相位连续；
- 容易实现对输出信号的多种调制；
当然，DDS也有抖动较大，受奈奎斯特定理限制等局限。
方波
正弦波
三角波
高斯白噪声
除了以上方波、正弦波、三角波、白噪声等基础波形外，信号源还可以对信号进行模拟调制（AM，FM，PM），数字调制（ASK，FSK，PSK），叠加等处理。
调制就是将波形的某一参数替换成含有信息的变量。如下图所示，通过改变幅度携带信息的为幅度调制（AM），通过改变频率携带信息的为频率调制（FM），通过改变相位携带信息的为相位调制（PM）。
在上述模拟调制中，调制波的变化过程是连续的，解调出来的信息也是连续的模拟信号。而在数字调制则是通过两个不同的幅度、频率或相位去表征数字信号的0、1信号，对应的分别是ASK，FSK和PSK。
AM调制
FSK调制
方波叠加正弦波
信号源的应用
信号发生器的应用大体上可以分为两个大类，一类是作为激励源，而另外一类是作为模拟源。
信号源作为激励源时，其信号主要作用是控制系统内其他设备工作状态。例如通过PWM信号控制步进电机。在PWM调速步进电机中，电机驱动信号的占空比直接决定了电机的速度。而信号源刚好可以连续输出占空比可调的脉冲信号。这些信号会被放大并送入步进电机的定子线圈中，控制电机的运动。PWM调速步进电机在机器人中应用广泛。机器人需要运动精确、可控制、可重复的运动。PWM调速步进电机可以提供这种控制，使机器人能够在复杂的环境中进行精细的操作。PWM调速步进电机在医疗设备中也有广泛的应用。PWM调速步进电机可以用于控制医疗设备的运动，例如控制血压计的压力、控制呼吸机的通气量等。在自动化生产线中，PWM调速步进电机是非常重要的组件。自动化生产线需要高效、精确的控制，以确保生产过程的高效性和质量。PWM调速步进电机可以用于控制生产线上的各种运动，例如控制机械臂的运动、控制输送带的速度等。
步进电机转速与PWM信号关系图（黄色方波为PWM信号，紫色正弦为电机转速变化曲线）
而在信号源作为模拟源使用时，需要其具备读取外部波表并按波表输出信号的能力。常用于如雷达信号仿真复现，传感器输出特性信号复现等场景。工程师可以通过对还原出来的信号进行二次处理，或者对多次获取的信号进行比较，从中获取关键信息。其中信号源的存储深度越大，能够复现的波形长度就越长。信号源的可调采样率范围越大，能够还原出的信号细节就约多。
还原的生物电信号
本文原文来自CSDN