深度解读信号源所涉及的相关基础知识

深度解读信号源所涉及的相关基础知识

信号源是四大通用电子测量仪器之一，其他三种是：网络分析仪，频谱分析仪和示波器。这篇介绍信号源所涉及的相关基础知识。信号源的最常用的功能是用来产生一个正弦波，所以先从介绍正弦波的特征开始本篇文章。

一、正弦波的信号特性通过正弦波信号的表达等式，可以反映其信号所包含的参数为：信号幅度；频率；初始相位。信号的频率和初始相位可以包含在信号的相位信息中。

对于理想的正弦波信号而言，其幅度和频率及初始相位应该为确定参数，所以正弦波信号是比较简单的信号。定义一个连续波信号只需要幅度和频率两方面指标。

图1 正弦波信号特性

信号源产生正弦波的典型幅度参数有如下几项：

图2 信号源输出正弦波的典型幅度参数

信号源要考虑幅度精度，以提高测试的可重复性，降低测试不确定度。

信号源的典型频率参数有如下几项：

图3 信号源输出正弦波的典型频率参数

信号源的频率精度与参考振荡器的年老化率及校准之后经历的时间有关。实际正弦波的信号特征比理想信号要复杂的多，需要考虑相位噪声，寄生调频，杂散，如图4所示。相位噪声在频域反映为噪声边带，在时域上反映为随机的相位抖动，可理解为有随机的噪声对理想正弦信号进行调相。

图4 实际正弦波的信号特征

正弦波或连续波信号质量好坏的评估主要在频域上进行，频域上的杂散包含连续和离散成份，它们都对应时域上的失真。连续的噪声边带称为相位噪声，离散的杂散根据其与基波的频率关系分为谐波和杂波。

相位噪声主要由振荡器内部噪声带来，而谐波杂波的形成与器件的非线性有关：

vo(t)=a1vi(t)+ a2vi2(t)+ a3vi3(t)+ ...

若输入为理想正弦信号，通过非线性作用输出为：