使用MATLAB和任意波形发生器创建高性能激励测试系统

2015-05-21 10:30:16   来源:ednchina   

关键字: MATLAB  任意波形发生器  激励测试系统

测试工程师面临的极具挑战性的任务之一,是为测试PCB原型或硅转生成激励信号,或为RF技术定义复杂的高频调制信号。尽管在工作台上摆满脉冲发生器、函数发生器、调制发生器和RF发生器也不失为一种方法,但使用任意波形发生器(AWG)直接合成生成信号提供了更高的灵活性、可重复性和测量精度。


灵活性源自我们生成波形的方式,其直接来自AWG中的内存,因此管理简便,可以满足无穷无尽的各类应用和测试需求。AWG基于采样的结构基本上与数字示波器的操作相反。示波器从模拟波形中采集样点,而任意波形发生器则从存储的样点中重建模拟波形(即DAC与ADC)。这些样点基本上可以定义任何波形,从正弦波到串行数字脉冲。

许多传统信号发生仪器只生成一种波形,如正弦波,并依赖外部调制器,来进一步处理信号。相比之下,AWG使用直接数字生成技术,生成包含要求的调制特点或传输路径效应的信号,如抖动、噪声、符号间干扰(ISI)、等等。可以使用各种软件工具,定义和建立信令特点。

与示波器一样,AWG一直紧跟电子器件和RF领域中发生的速度和复杂性迅速提高的发展步伐。最新AWG提供了高采样率、长波形内存、深动态范围和必要的分辨率,可以满足国防电子、高速串行、光学网络和高级研究中最苛刻的信号发生要求。

AWG最重要的主打指标之一是采样率。就在去年,采样率刚刚跃升到大约24 GS/s (每秒千兆样点)。而今天,AWG已经实现了50GS/s的采样率。这意味着在RF应用中,可以使用AWG生成高达20 GHz的复杂宽带信号。在高速串行应用中,可以使用当今的50 GS/s AWG,生成高达122.5 Gb/s的高波特率基带信号,同时仍能提供所需的垂直分辨率,处理复杂调制,如OFDM和高阶QAM格式。

AWG正日益成为各种测试测量应用的激励源,这是因为与其它方式相比,其提供了大量固有的优势,包括:

●可以通过数百种方式修改存储的信号信息或数字样点,如滤波、卷积、时移、调制、等等。

●通过改变采样时钟的频率,可以改变输出频率,而不会改变波形成分。

●可以在输出波形中任何地方增加异常特点(如瞬态信号或跌落)。这适用于提供“真实环境”压力,如原型验证过程中的正弦曲线抖动。

●直接数字合成技术可以与设计(建模)工具一起使用,仿真元器件、信道和/或系统性能。

●基于软件的编辑工具简化了开发和修改波形的过程。

 

创建波形
随着设计人员需要设计的信号越来越复杂,基于软件的工具已经成为创建波形的首选手段。更加完善的软件工具可以归档和重用代码,从数学函数中计算几乎任何波形,对得到的波形建模。市场上有多种波形创建工具,从最简单的工具,直到高级工具。

下面概括介绍了提供的部分选项以及基于MATLAB的更详细的实例。

大多数AWG包括一套基本波形文件,可以调用到波形内存中。这些波形通常直接从简单的数学函数中导出,如正弦公式。其它基本波形包括三角波、锯齿波、方波等信号形状。机载功能为在AWG及相连器件上执行“存在信号”检查提供了方便的方式,这些功能对其它简单测试可能已经足够了。

许多厂商通常还提供基本的成套波形创建和编辑工具,这些工具设计成在Windows计算平台或在仪器本身内部运行。图1显示了用来创建正弦波的公式编辑器。


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1. 标配AWG波形工具可以快速创建波形,如图中所示的正弦波。


公式窗口(左上方)包含着实际公式和其它细节,公式具体如下:
#Here w = 2*pi*10^4*t 
#The Freq of the equation F= 1/((points/cycle) * clock) 
#In this equation Freq is 1/1000*100ns = 10KHz i.e. 10^4 
#View the waveform with the settings Points: 1K,SR,10MS/s 
Range(0us, 100us) 

注意,大多数文本由注释组成,运算函数是简单的“sin(w)”。一旦基本波形完成,绘图工具可以使用人为失真或畸变改动简单的正弦形状。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0521/article_11846.html
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