中心議題：

• 信號發(fā)生器的應(yīng)用與意義
• 信號發(fā)生器的基本原理
• 信號發(fā)生器的分類與用途
• 信號發(fā)生器的使用與測量單位
• 信號發(fā)生器的品牌
• 信號發(fā)生器的選購

信號發(fā)生器也稱信號源，是用來產(chǎn)生振蕩信號的一種儀器，為使用者提供需要的穩(wěn)定、可信的參考信號，并且信號的特征參數(shù)完全可控。所謂可控信號特征，主要是指輸出信號的頻率、幅度、波形、占空比、調(diào)制形式等參數(shù)都可以人為地控制設(shè)定。隨著科技的發(fā)展，實際應(yīng)用到的信號形式越來越多，越來越復(fù)雜，頻率也越來越高，所以信號發(fā)生器的種類也越來越多，同時信號發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)形式也不斷向著智能化、軟件化、可編程化發(fā)展。

信號發(fā)生器的應(yīng)用與意義

信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號在電路中常常用來代替前端電路的實際信號，為后端電路提供一個理想信號。由于信號源信號的特征參數(shù)均可人為設(shè)定，所以可以方便地模擬各種情況下不同特性的信號，對于產(chǎn)品研發(fā)和電路實驗特別有用。在電路測試中，我們可以通過測量、對比輸入和輸出信號，來判斷信號處理電路的功能和特性是否達(dá)到設(shè)計要求。例如，用信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率為1kHz的正弦波信號,輸入到一個被測的信號處理電路（功能為正弦波輸入、方波輸出），在被測電路輸出端可以用示波器檢驗是否有符合設(shè)計要求的方波輸出。高精度的信號發(fā)生器在計量和校準(zhǔn)領(lǐng)域也可以作為標(biāo)準(zhǔn)信號源（參考源），待校準(zhǔn)儀器以參考源為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)校。由此可看出，信號發(fā)生器可廣泛應(yīng)用在電子研發(fā)、維修、測量、校準(zhǔn)等領(lǐng)域。

對業(yè)余無線電愛好者來說，信號發(fā)生器用得最多的地方是測量電臺、對講機(jī)的靈敏度。很多HAM都認(rèn)為用綜合測試儀來調(diào)測對講機(jī)靈敏度最有效果，其實，用綜合測試儀來調(diào)測對講機(jī)靈敏度主要用到了綜合測試儀的信號發(fā)生器和信納比計兩項功能。信號發(fā)生器發(fā)出與對講機(jī)相同調(diào)制模式的信號（一般是FM或者 AM）,然后逐漸減小輸出信號的幅度（強(qiáng)度），同時通過信納比計監(jiān)測對講機(jī)音頻輸出的噪聲水平。當(dāng)對講機(jī)輸出音頻有效信號與噪聲的比例劣化到一定程度時 (一般對講機(jī)靈敏度測試信噪比標(biāo)準(zhǔn)S/N=12dB)，信號發(fā)生器輸出的電平數(shù)值就等于所測對講機(jī)的靈敏度。在此測試中，信號發(fā)生器模擬了對講機(jī)實際接收的空中信號，而且模擬的信號強(qiáng)度是可以人為控制調(diào)節(jié)的。

有的HAM手頭沒有信號發(fā)生器，調(diào)電臺的靈敏度只能靠收聽空中實際信號作為參照。這種做法顯然沒有使用信號發(fā)生器來得方便。用綜合測試儀或信號發(fā)生器測量對講機(jī)的靈敏度，其標(biāo)準(zhǔn)的連接方法是：信號發(fā)生器信號輸出通過接到對講機(jī)的天線輸入端，對講機(jī)的音頻輸出端連接綜合測試儀或信納比計的音頻輸入端。筆者在有的對講機(jī)維修地點看到，測對講機(jī)靈敏度時，只連接信號發(fā)生器，然后通過聽對講機(jī)揚(yáng)聲器的音質(zhì)來大致判斷信噪比，這顯然是不規(guī)范的。此外，我們還需要注意的是測試標(biāo)準(zhǔn)的不同，即對講機(jī)輸出音頻預(yù)期到達(dá)的信噪比閾值不同，如S/N=10dB或S/N=20dB，即使同一臺對講機(jī)所測量得到的靈敏度數(shù)值也會不同。聯(lián)想到在一些對講機(jī)技術(shù)說明中出現(xiàn)的“靜噪開啟靈敏度”、“可用靈敏度”等名稱，其實都是采用不同的測試標(biāo)準(zhǔn)。不同測試標(biāo)準(zhǔn)得到的靈敏度數(shù)值并沒有相互比較的意義。

信號發(fā)生器可以用來調(diào)節(jié)電臺和對講機(jī)的靈敏度，其基本原理就是使對講機(jī)接收通道中的濾波槽路對有用的信號傳輸衰減達(dá)到最小，從而使對講機(jī)具有較高的靈敏度，這在一些業(yè)余電臺改頻改造和自制電臺中應(yīng)用得比較多。信號發(fā)生器在此同樣扮演的是模擬空中信號的角色。如果對講機(jī)本身具有接收信號強(qiáng)度S表或者測試點，可以用信號發(fā)生器輸入一個使機(jī)器信號表指示30%左右強(qiáng)度的信號（容易看出調(diào)節(jié)的變化效果），然后按照對講機(jī)維修手冊的說明，調(diào)節(jié)接收槽路，使信號表指示到最大，要是在調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)信號表滿表的情況，可以再把信號發(fā)生器的信號幅度調(diào)小一些。通常，為了保證整個頻段的靈敏度，平均需要采用在目標(biāo)頻段的高端、低端、中心多個頻率點作為參考點進(jìn)行“統(tǒng)調(diào)”。對于沒有信號強(qiáng)度指示反饋的對講機(jī)，只能通過在低信噪比狀態(tài)下，監(jiān)視信噪比的改善與劣化來調(diào)整接收槽路。其實，信號發(fā)生器除了可以調(diào)節(jié)對講機(jī)的接收靈敏度，也可以用來調(diào)校收音機(jī)和電視機(jī)，只要信號發(fā)生器能產(chǎn)生相同類型的信號即可。

信號發(fā)生器可以用來查找電臺、對講機(jī)的接收通道故障。其基本原理是：由前級往后級，逐一測量接收通路中每一級放大和濾波器，找出哪一級放大電路沒有達(dá)到設(shè)計應(yīng)有的放大量或者哪一級濾波電路衰減過大。信號發(fā)生器在此扮演的是標(biāo)準(zhǔn)信號源的角色。信號源在對講機(jī)天線輸入端輸入一個已知幅度的信號，然后通過超高頻電壓表或者頻率足夠高的示波器，從天線輸入端口逐級測量增益情況，找出增益異常的單元，再進(jìn)一步細(xì)查，最后確診存在故障的零部件。

信號發(fā)生器可以用來調(diào)測濾波器，典型的就是帶通濾波器和電臺上用的雙工器。調(diào)測濾波器的理想儀器二字線——網(wǎng)絡(luò)分析儀和掃頻儀，其主要功能部件之一就是信號發(fā)生器。在沒有這些高級儀器的情況下，信號發(fā)生器配合高頻電壓測量工具，如超高頻毫伏表、頻率足夠高的示波器、測量接收機(jī)等，也能勉強(qiáng)調(diào)試濾波器，其基本原理是測量濾波器帶通頻段內(nèi)外對信號的衰減情況。信號發(fā)生器在此扮演的是標(biāo)準(zhǔn)信號源的角色，信號發(fā)生器產(chǎn)生一個相對比較強(qiáng)的已知頻率和幅度信號，從濾波器或者雙工器的INPUT端輸入，測量輸出端信號衰減情況。帶通濾波器要求帶內(nèi)衰減盡量小，帶外衰減盡量大，而陷波器正好相反，陷波頻點衰減越大越好。因為普通的信號發(fā)生器都是固定單點頻率發(fā)射的，所以調(diào)測濾波器需要采用多個測試點來“統(tǒng)調(diào)”。如果有掃頻信號源和配套的頻譜儀，就能圖示化地看到濾波器的全面頻率特性，調(diào)試起來極為方便。

信號發(fā)生器可以用來校準(zhǔn)對講機(jī)和接收機(jī)的信號強(qiáng)度表，信號發(fā)生器在此扮演的是標(biāo)準(zhǔn)信號源的角色。按照各機(jī)型的維修手冊要求，在校準(zhǔn)頻點輸入特定強(qiáng)度的信號，此時校正S信號強(qiáng)度表的實際指示。在實際調(diào)整中，我們可以看到，雖然國際上有接收機(jī)S信號表指示的參考場強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在很多廠家都執(zhí)行自家的標(biāo)準(zhǔn)，使S表指示偏大而指示范圍偏小，給用戶的感覺就是S表指示很容易滿表，暗示用戶它的接收靈敏度高。

除了在射頻方面的應(yīng)用，信號發(fā)生器在音頻領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

信號發(fā)生器用于對講機(jī)話音電路和調(diào)制電路的調(diào)測。信號發(fā)生器代替駐極體拾音器向?qū)χv機(jī)的“MIC in”送入符合要求的1kHz單音信號（輸入幅度要求在維修手冊會有標(biāo)明），然后使調(diào)頻對講機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)。正常情況下，在接收機(jī)中會聽到1kHz的音頻，通過調(diào)制度儀,可以測量出被測對講機(jī)的調(diào)制幅度。由此,可以檢測和調(diào)整調(diào)頻對講機(jī)的語音調(diào)制電路（調(diào)制度一般在對講機(jī)內(nèi)部可調(diào)整）。一般25kHz間隔FM調(diào)制的對講機(jī),要求在1kHz音頻下調(diào)制度在4.5kHz左右。調(diào)頻對講機(jī)調(diào)制過小,語音會偏輕，調(diào)制過大,會影響話音,并增加占用帶寬。有的發(fā)射無語音故障的對講機(jī),也可以通過類似方法從MIC in開始逐級測量語音信號狀況。

信號發(fā)生器用于音頻功放的維修。信號發(fā)生器在此扮演的是理想信號源的角色。信號源產(chǎn)生一個適當(dāng)幅度的音頻正弦信號，作為音頻功放的信號輸入。通過測量音頻功放的輸出幅度和波形,我們可以判斷音頻功放電路工作是否基本正常，包括是否有自激等不正常狀態(tài)以及失真情況。

信號發(fā)生器的基本原理

現(xiàn)代信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，與早期的簡易信號發(fā)生器天差地別，但總體基本結(jié)構(gòu)功能單元還是類似的。信號發(fā)生器的主要部件有頻率產(chǎn)生單元、調(diào)制單元、緩沖放大單元、衰減輸出單元、顯示單元、控制單元。早期的信號發(fā)生器都采用模擬電路，現(xiàn)代信號發(fā)生器越來越多地使用數(shù)字電路或單片機(jī)控制，內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)上有了很大的變化。[page]

頻率產(chǎn)生單元是信號發(fā)生器的基礎(chǔ)和核心。早期的高頻信號發(fā)生器采用模擬電路LC振蕩器，低頻信號發(fā)生器則較多采用文氏電橋振蕩器和RC移相振蕩器。由于早期沒有頻率合成技術(shù)，所以上述LC、 RC振蕩器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可以產(chǎn)生連續(xù)變化的頻率，缺點是頻率穩(wěn)定度不夠高。早期產(chǎn)品為了提高信號發(fā)生器頻率穩(wěn)定度，在可變電容的精密調(diào)節(jié)方面下了很多功夫，不少產(chǎn)品都設(shè)計了精密的傳動機(jī)構(gòu)和指示機(jī)構(gòu)，所以很多早期的高級信號發(fā)生器體積大、重量重。后來，人們發(fā)現(xiàn)采用石英晶體構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定，但是石英晶體的頻率是固定的，在沒有頻率合成的技術(shù)條件下，只能做成固定頻率信號發(fā)生器。之后也出現(xiàn)過壓控振蕩器，雖然頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器好些，但依然不夠理想，不過壓控振蕩器擺脫了LC振蕩器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以大大縮減儀器的體積，同時電路不太復(fù)雜，成本也不高?，F(xiàn)在一些低端的函數(shù)信號發(fā)生器依然采用這種方式。

隨著PLL鎖相環(huán)頻率合成器電路的興起，高檔信號發(fā)生器紛紛采用頻率合成技術(shù)，其優(yōu)點是頻率輸出穩(wěn)定（頻率合成器的參考基準(zhǔn)頻率由石英晶體產(chǎn)生），頻率可以步進(jìn)調(diào)節(jié)，頻率顯示機(jī)構(gòu)可以用數(shù)字化顯示或者直接設(shè)置。早期的高精度信號發(fā)生器為了得到較小的頻率步進(jìn)，將鎖相環(huán)做得非常復(fù)雜，成本很高，體積和重量都很大。目前的中高端信號發(fā)生器采用了更先進(jìn)的DDS頻率直接合成技術(shù)，具有頻率輸出穩(wěn)定度高、頻率合成范圍寬、信號頻譜純凈度高等優(yōu)點。由于 DDS芯片高度集成化，所以信號發(fā)生器的體積很小。

信號發(fā)生器的工作頻率范圍、頻率穩(wěn)定度、頻率設(shè)置精度、相位噪聲、信號頻譜純度都與頻率產(chǎn)生單元有關(guān)，也是信號發(fā)生器性能的重要指標(biāo)。

信號發(fā)生器的一大特性就是可以操控儀器輸出信號的幅度，信號通過特定組合衰減量的衰減器達(dá)到預(yù)定的輸出幅度。早期的衰減器是機(jī)械式的，通過刻度來讀取衰減量或輸出幅度?，F(xiàn)代中高檔信號發(fā)生器的衰減器單元由單片機(jī)控制繼電器來切換，向電子芯片化過渡，衰減單元的衰減步進(jìn)量不斷縮小，精度相應(yīng)提高。大頻率范圍的高精度衰減器和高精度信號輸出屬于高科技技術(shù)，這也是國內(nèi)很少有企業(yè)能制造高端信號發(fā)生器的原因之一。信號發(fā)生器的信號輸出范圍和輸出電平的精度和準(zhǔn)確度也是標(biāo)志信號發(fā)生器性能的重要指標(biāo)。

信號發(fā)生器的分類與用途

信號發(fā)生器按傳統(tǒng)工作頻段分類，有超低頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器、微波信號發(fā)生器。

超低頻信號發(fā)生器一般是指工作頻率下潛到0.1Hz以下的信號發(fā)生器，一般用于專業(yè)上的特殊用途。低頻信號發(fā)生器一般是指工作頻率主要在 1Hz～1MHz的信號發(fā)生器，多用于音頻領(lǐng)域。高頻信號發(fā)生器，也叫射頻信號發(fā)生器，一般是指工作頻率從100kHz到幾百兆赫的信號發(fā)生器(目前頻率高的可以達(dá)到幾吉赫茲)，多用于通信和測量領(lǐng)域。微波信號發(fā)生器一般是指工作頻率高達(dá)數(shù)吉赫茲到幾十吉赫茲的信號發(fā)生器，多用于雷達(dá)領(lǐng)域。

隨著頻率合成技術(shù)和電路的發(fā)展，很多信號發(fā)生器都可提供更大的頻率覆蓋范圍，一機(jī)多能，頻段的劃分漸漸成為一個模糊的觀念。例如常用的Agilent 33250A函數(shù)發(fā)生器就可以工作在1μHz～80MHz的范圍，包含傳統(tǒng)的超低頻、低頻、音頻和HF頻段。

信號發(fā)生器按頻率產(chǎn)生機(jī)制，分有LC振蕩器信號發(fā)生器、壓控振蕩信號發(fā)生器、頻率合成信號發(fā)生器。具體在上文中已有詳述。目前低端的廉價信號發(fā)生器多采用LC振蕩器，中低端的函數(shù)信號發(fā)生器多采用壓控振蕩器，中高檔的信號發(fā)生器多采用DDS頻率直接合成技術(shù)。隨著DDS技術(shù)的普及和芯片價格的下降，越來越多的信號發(fā)生器采用DDS技術(shù)，并有向入門級產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。近期，很多一兩千元的函數(shù)信號發(fā)生器也開始使用DDS技術(shù)。

信號發(fā)生器按功率輸出，可以分為簡易信號發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器、功率信號發(fā)生器。簡易信號發(fā)生器在信號輸出幅度控制上比較簡單，只使用一個簡易衰減器，對輸出的信號不能直接量化控制。標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器在信號輸出幅度上有嚴(yán)格的控制，能提供準(zhǔn)確的輸出幅度讀數(shù)。一般高頻標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器輸出幅度在 -127～+23dBm。功率信號發(fā)生器則提供較大的功率輸出，一般在+20dBm以上，功率大的可達(dá)幾瓦到幾十瓦。

信號發(fā)生器按照產(chǎn)生信號類型可以分為正弦信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、隨機(jī)信號發(fā)生器、專用信號發(fā)生器。正弦信號發(fā)生器提供最基本的正弦波信號，可以作為參考頻率和參考幅度信號，用于增益和靈敏度的測量以及儀器的校準(zhǔn)。常見的高頻信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器都屬于此類。函數(shù)信號發(fā)生器可以產(chǎn)生各種函數(shù)波形信號，典型的有方波、正弦波、三角波、鋸齒波、脈沖等。函數(shù)信號發(fā)生器一般工作頻率不高，頻率上限在幾兆赫到一二十兆赫，頻率下限很低，大多可以低于0.1Hz。函數(shù)信號發(fā)生器用途非常廣泛，科學(xué)實驗、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)維修、IC芯片測試中都能見到它的身影。脈沖信號發(fā)生器和隨機(jī)信號發(fā)生器多用于專業(yè)場合。專用信號發(fā)生器是產(chǎn)生特定制式信號的專用儀器，如常見的電視信號發(fā)生器、立體聲信號發(fā)生器等。

高端信號發(fā)生器有矢量信號源、基帶信號源，主要應(yīng)用在航空、國防等尖端領(lǐng)域，價格也非常昂貴，在此就不多做介紹。

信號發(fā)生器的使用與測量單位

普通標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器使用比較簡單，首先是設(shè)置工作頻率，高頻信號發(fā)生器一般采用“MHz”作單位，工作頻率較低的信號發(fā)生器，如函數(shù)信號發(fā)生器，也有以“kHz”作單位的。其次是選擇調(diào)制方式或波形，就是選擇AM還是FM，或者選擇正弦波還是方波，再次按需設(shè)定調(diào)制頻率，最后設(shè)定信號輸出幅度。

信號發(fā)生器的信號輸出幅度有多種表示單位，有電壓單位V、mV、μV（也可以用dB表示為dBμV和dB mV），功率單位dBm。它們之間的換算可以通過查表或者計算求得?，F(xiàn)在很多中高檔信號發(fā)生器輸出幅度設(shè)定的單位是可以選擇的，方便用戶應(yīng)用。一般大部分對講機(jī)說明書中標(biāo)稱靈敏度的單位是μV（微伏），而很多信號發(fā)生器和綜合測試儀常用dBm作為測量單位。附表是50Ω系統(tǒng)dBm與μV數(shù)值換算的對照表。

業(yè)余電臺愛好者在使用信號發(fā)生器調(diào)測對講機(jī)時，切忌不要使對講機(jī)誤發(fā)射，有的信號發(fā)生器沒有反向功率輸入保護(hù)，或者反向輸入保護(hù)承受功率有限，極容易導(dǎo)致信號發(fā)生器內(nèi)部衰減器損壞，導(dǎo)致信號輸出電平不準(zhǔn)。保護(hù)信號發(fā)生器的土辦法是在信號源輸出口安裝20～30dB的衰減器，這樣可以將對講機(jī)誤發(fā)射時對信號發(fā)生器造成的影響降到最小，適合在非精密測量要求下使用。安裝衰減器后，只要將信號發(fā)生器輸出信號幅度讀數(shù)減去衰減器衰減量即可，多了一個簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算而已。

信號發(fā)生器的品牌

目前，國內(nèi)高端信號發(fā)生器以美國Agilent（安捷倫）和德國Rohde&Schwarz（羅德與施瓦茨）品牌產(chǎn)品為主。此外，Tektronix（泰克）、Aeroflex-IFR和日本ANRITSU（安立）的信號發(fā)生器也很好。國內(nèi)高檔函數(shù)信號發(fā)生器用得比較多的是 Agilent 33210A和33220A，高端一些的產(chǎn)品是Agilent 33250A。高頻（射頻）信號發(fā)生器主要是Agilent E4428C和羅德與施瓦茨的SMC100A。

SMC100A一改以往高精度信號源笨重、占地大的形象，在同級別產(chǎn)品中可以用“輕巧”二字形容。

國產(chǎn)信號發(fā)生器中，普源RIGOL和盛普，以及中國臺灣老品牌固緯，都是有很好口碑的產(chǎn)品，揚(yáng)中科泰的產(chǎn)品也不錯。普源的DG1022是一款普及型的中檔函數(shù)信號發(fā)生器，設(shè)計理念先進(jìn)，外觀時尚，具有很好的性價比，DG1022售價只有國際品牌同類產(chǎn)品的20%左右，完全適合普通研發(fā)和維修以及教學(xué)使用。

信號發(fā)生器的選購

選購信號發(fā)生器，首先要考慮的是信號源的類型要適合應(yīng)用的需要。對于業(yè)余無線電愛好者，如果主要用于調(diào)測對講機(jī)靈敏度，就需要高頻信號發(fā)生器，如果主要用于普通電器維修和基礎(chǔ)電路實驗，則普通函數(shù)信號發(fā)生器更為適合。對于維修電視機(jī)的朋友，則需要電視信號發(fā)生器，調(diào)頻立體聲信號源適合維修收音機(jī)之用。如果你需要用于數(shù)字信號測試，那么矢量信號源更適合你。

其次，信號發(fā)生器的頻率覆蓋范圍和調(diào)制模式以及信號輸出幅度都要滿足應(yīng)用的需要。調(diào)FM對講機(jī)的靈敏度一般要求信號發(fā)生器具備調(diào)頻信號調(diào)制，頻率覆蓋對講機(jī)工作頻段，信號發(fā)生器的信號輸出幅度最小不大于-120dBm，能達(dá)到-127dBm則更好。

再次，所選的信號發(fā)生器的價格應(yīng)該在自己的預(yù)算范圍之內(nèi)，中高檔的信號發(fā)生器都屬于高價值儀器，高檔的信號發(fā)生器性能卓越，使用也順手，但如果沒有足夠的預(yù)算，則只能對它敬而遠(yuǎn)之。高端的儀器除了性能指標(biāo)有保障外，在一定程度上能夠為你的實驗室“撐場面”，增加懂行的客戶對你提供測試結(jié)果的信任度，也代表測試機(jī)構(gòu)的實力。

最后，購買高價值儀器售后服務(wù)和維修保障也很重要，有的產(chǎn)品包含不同年限的保修報價是不一樣的，購買時不能只貪圖便宜。