一文讀懂信號源正弦波的特性

一文讀懂信號源正弦波的特性

信號源與網絡分析儀、頻譜分析儀和示波器并稱四大電子測量儀器。信號源的最常用的功能是用來產生一個正弦波，本文首先介紹正弦波的特征。

一、正弦波的信號特性

通過正弦波信號的表達等式，可以反映其信號所包含的參數為：信號幅度；頻率；初始相位。信號的頻率和初始相位可以包含在信號的相位信息中。

對于理想的正弦波信號而言，其幅度和頻率及初始相位應該為確定參數，所以正弦波信號是比較簡單的信號。定義一個連續波信號只需要幅度和頻率兩方面指標。

圖1 正弦波信號特性

 

信號源產生正弦波的典型幅度參數有如下幾項：

1、功率范圍

2、功率精度

3、功率變化速度

4、法相功率保護

   

圖2 信號源輸出正弦波的典型幅度參數

 

信號源要考慮幅度精度，以提高測試的可重復性，降低測試不確定度。

信號源的典型頻率參數有如下幾項：

1、頻率范圍：頻率變化覆蓋的范圍

2、頻率變化分辨率：一定頻率范圍 內輸出信號頻率的點數

3、頻率精度：信號頻率的準確度

4、頻率跳變速度：頻率變化的速度

 

圖3信號源輸出正弦波的典型頻率參數

 

信號源的頻率精度與參考振蕩器的年老化率及校準之后經歷的時間有關。

實際正弦波的信號特征比理想信號要復雜的多，需要考慮相位噪聲，寄生調頻，雜散，如圖4所示。相位噪聲在頻域反映為噪聲邊帶，在時域上反映為隨機的相位抖動，可理解為有隨機的噪聲對理想正弦信號進行調相。

 

 

圖4 實際正弦波的信號特征

 

正弦波或連續波信號質量好壞的評估主要在頻域上進行，頻域上的雜散包含連續和離散成份，它們都對應時域上的失真。連續的噪聲邊帶稱為相位噪聲，離散的雜散根據其與基波的頻率關系分為諧波和雜波。

相位噪聲主要由振蕩器內部噪聲帶來，而諧波雜波的形成與器件的非線性有關：

vo（t）=a1vi（t）+a2vi2（t）+a3vi3（t）+。..

若輸入為理想正弦信號，通過非線性作用輸出為：

vo（t）=a1sin（wt）+a2sin2（wt）+a3sin3（wt）+。..

=a2/2+a1sin（wt）+3a3/4sin（wt）+a2/2sin（2wt）+a3/4sin（3wt）+。..

 

圖5 正弦信號的相位噪聲定義

 

相位噪聲指標主要在頻域上進行描述，用一定頻偏（offset）下單邊帶（SSB）噪聲功率譜密度與載波功率比值來表示。工程上考察的頻偏范圍為：10Hz~1MHz，頻偏橫座標用對數表示。

以上內容主要講解了信號源的正弦波特性知識，下期文章主要講解點頻信號源的組成以及應用知識。本文由西安安泰儀器維修小編（www.kongya99.com）整理發布，如有不同意見或建議歡迎關注“安泰測試”公眾號留言探討。