信號發生器是做什么用的？

信號發生器又稱信號源或振蕩器，在生產實踐和科技領域中有著廣泛的應用。能夠產生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波等。信號發生器一般區分為函數信號發生器及任意波形發生器，而函數波形發生器在設計上又區分出模擬及數字合成式。

函數信號發生器又叫做AFG，其特點是采樣率不變，通過改變取點的步進來改變信號的頻率。帶來的優點是系統簡單、靈活，能夠快速響應頻率變化，應用范圍廣泛，但是波形點有缺失。而任意波形發生器又叫做AWG，其取點的步進不變，通過改變采樣率來改變信號的頻率，因此波形點無缺失，能完整再現原始信號，但是系統復雜，價格昂貴，頻率響應較慢。

如今信號源常用的合成方式是DDS技術，也就是直接數字頻率合成技術。這是一種從相位概念出發直接合成所需波形的全數字頻率合成技術。與傳統的頻率合成技術相比，DDS技術具有以下優點：

可以產生任意波；

DDS技術具有極高的頻率分辨率；

具有極快的變頻速度且變頻相位連續；

容易實現對輸出信號的多種調制；

當然，DDS也有抖動較大，受奈奎斯特定理限制等局限。

方波

正弦波

三角波

高斯白噪聲

除了以上方波、正弦波、三角波、白噪聲等基礎波形外，信號源還可以對信號進行模擬調制（AM，FM，PM），數字調制（ASK，FSK，PSK），疊加等處理。

調制就是將波形的某一參數替換成含有信息的變量。如下圖所示，通過改變幅度攜帶信息的為幅度調制（AM），通過改變頻率攜帶信息的為頻率調制（FM），通過改變相位攜帶信息的為相位調制（PM）。

在上述模擬調制中，調制波的變化過程是連續的，解調出來的信息也是連續的模擬信號。而在數字調制則是通過兩個不同的幅度、頻率或相位去表征數字信號的0、1信號，對應的分別是ASK，FSK和PSK。

AM調制

FSK調制

方波疊加正弦波

2. 信號源的應用

信號發生器的應用大體上可以分為兩個大類，一類是作為激勵源，而另外一類是作為模擬源。

信號源作為激勵源時，其信號主要作用是控制系統內其他設備工作狀態。例如通過PWM信號控制步進電機。在PWM調速步進電機中，電機驅動信號的占空比直接決定了電機的速度。而信號源剛好可以連續輸出占空比可調的脈沖信號。這些信號會被放大并送入步進電機的定子線圈中，控制電機的運動。PWM調速步進電機在機器人中應用廣泛。機器人需要運動精確、可控制、可重復的運動。PWM調速步進電機可以提供這種控制，使機器人能夠在復雜的環境中進行精細的操作。PWM調速步進電機在醫療設備中也有廣泛的應用。PWM調速步進電機可以用于控制醫療設備的運動，例如控制血壓計的壓力、控制呼吸機的通氣量等。在自動化生產線中，PWM調速步進電機是非常重要的組件。自動化生產線需要高效、精確的控制，以確保生產過程的高效性和質量。PWM調速步進電機可以用于控制生產線上的各種運動，例如控制機械臂的運動、控制輸送帶的速度等。

步進電機轉速與PWM信號關系圖（黃色方波為PWM信號，紫色正弦為電機轉速變化曲線）

而在信號源作為模擬源使用時，需要其具備讀取外部波表并按波表輸出信號的能力。常用于如雷達信號仿真復現，傳感器輸出特性信號復現等場景。工程師可以通過對還原出來的信號進行二次處理，或者對多次獲取的信號進行比較，從中獲取關鍵信息。其中信號源的存儲深度越大，能夠復現的波形長度就越長。信號源的可調采樣率范圍越大，能夠還原出的信號細節就越多。

還原的生物電信號