外文翻譯--波形發(fā)生器的進(jìn)展.doc

波形發(fā)生器的進(jìn)展波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號和用戶定義信號，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。函數(shù)波形發(fā)生器具有連續(xù)的相位變換、和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以模擬各種復(fù)雜信號，還可對頻率、幅值、相移、波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)、及時(shí)的控制，并能夠與其它儀器進(jìn)行通訊，組成自動(dòng)測試系統(tǒng)，因此被廣泛用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、震動(dòng)激勵(lì)、通訊和儀器儀表領(lǐng)域。早在20年代，當(dāng)電子設(shè)備剛出現(xiàn)時(shí)，他就出現(xiàn)了。隨著通信和雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，40年代出現(xiàn)了主要用于測試各種接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器，使信號發(fā)生器從定性分析的測試儀器成為定量分析的測量儀器。同時(shí)還出現(xiàn)了可用來測試脈沖電路或用作脈沖調(diào)試器的脈沖信號發(fā)生器。由于早期的信號發(fā)生器的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功率比較大，電路比較簡單，（與數(shù)字儀器，示波器相比），因此發(fā)展比較緩慢。直到1964年才出現(xiàn)了第一臺全晶體管的信號發(fā)生器。自60年代以來，信號發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、合成信號發(fā)生器、程控信號發(fā)生器等新種類。各類信號發(fā)生器的性能指標(biāo)也有了大幅度的提高，同時(shí)在簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、小型化、多功能等各方面也有了顯著的發(fā)展。在70年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，而函數(shù)發(fā)生器介于兩類之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等幾種常用標(biāo)準(zhǔn)波形，產(chǎn)生其它波形時(shí)，需要采用較復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法。這個(gè)時(shí)期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等缺點(diǎn)，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號波形，則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。同時(shí)，主要表現(xiàn)為兩個(gè)突出問題，一是通過電位器的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，因此很難將頻率調(diào)到某一固定值；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。在70年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用處理器、A/D/和D/A，硬件和軟件使波形發(fā)生器的功能擴(kuò)大，產(chǎn)生更加復(fù)雜的波形。這時(shí)期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器對DAC的程序控制，就可以得到各種簡單的波形。90年代末，出現(xiàn)幾種真正高性能、高價(jià)格的函數(shù)發(fā)生器、但是HP公司推出了型號為HP770S的信號模擬裝置系統(tǒng)，它由HP8770A任意波形數(shù)字化和HP1776A波形發(fā)生軟件組成。HP8770A實(shí)際上也只能產(chǎn)生8中波形，而且價(jià)格昂貴。不久以后，Analogic公司推出了型號為Data-2020的多波形合成器，Lecroy公司生產(chǎn)的型號為9100的任意波形發(fā)生器等。到了二十一世紀(jì)，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了多種工作頻率可過GHz的DDS芯片，同時(shí)也推動(dòng)了函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展，2003年，Agilent的產(chǎn)品33220A能夠產(chǎn)生17種波形，最高頻率可達(dá)到20M，2005年的產(chǎn)品N6030A能夠產(chǎn)生高達(dá)500MHz的頻率，采樣的頻率可達(dá)1.25GHz。由上面的產(chǎn)品可以看出，函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近幾年來，國際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）過去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器能應(yīng)用于越來越廣的領(lǐng)域。波形發(fā)生器軟件的開發(fā)正使波形數(shù)據(jù)的輸入變得更加方便和容易。波形發(fā)生器通常允許用一系列的點(diǎn)、直線和固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù)存入存儲器。同時(shí)可以利用一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)方程輸入方式，復(fù)雜的波形可以由幾個(gè)比較簡單的公式復(fù)合成v=f(t)形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式產(chǎn)生。從而促進(jìn)了函數(shù)波形發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)語言的飛速發(fā)展也對任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)起到了推動(dòng)作用。目前可以利用可視化編程語言(如VisualBasic,VisualC等等)編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許從計(jì)算機(jī)顯示屏上輸入任意波形，來實(shí)現(xiàn)波形的輸入。（2）與VXI資源結(jié)合。目前，波形發(fā)生器由獨(dú)立的臺式儀器和適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的插卡以及新近開發(fā)的VXI模塊。由于VXI總線的逐漸成熟和對測量儀器的高要求，在很多領(lǐng)域需要使用VXI系統(tǒng)測量產(chǎn)生復(fù)雜的波形，VXI的系統(tǒng)資源提供了明顯的優(yōu)越性，但由于開發(fā)VXI模塊的周期長，而且需要專門的VXI機(jī)箱的配套使用，使得波形發(fā)生器VXI模塊僅限于航空、軍事及國防等大型領(lǐng)域。在民用方面，VXI模塊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如臺式儀器更為方便。（3）隨著信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，臺式儀器在走了一段下坡路之后，又重新繁榮起來。不過現(xiàn)在新的臺式儀器的形態(tài)，和幾年前的己有很大的不同。這些新一代臺式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。早在1978年，由美國Wavetek公司和日本東亞電波工業(yè)公司公布了最高取樣頻率為5MHz，可以形成256點(diǎn)(存儲長度)波形數(shù)據(jù)，垂直分辨率為8bit，主要用于振動(dòng)、醫(yī)療、材料等領(lǐng)域的第一代高性能信號源，經(jīng)過將近30年的發(fā)展，伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設(shè)備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強(qiáng)。波形操作方法的好壞，是由波形發(fā)生器控制軟件質(zhì)量保證的，編輯功能增加的越多，波形形成的操作性越好。波形發(fā)生器是信號源的一種，主要給被測電路提供所需要的己知信號(各種波形)，然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)?？梢娦盘栐丛诟鞣N實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和試驗(yàn)測試處理中，它的應(yīng)用非常廣泛。它不是測量儀器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以滿足測量或各種實(shí)際需要。目前我國己經(jīng)開始研制波形發(fā)生器，并取得了可喜的成果。但總的來說，我國波形發(fā)生器還沒有形成真正的產(chǎn)業(yè)。就目前國內(nèi)的成熟產(chǎn)品來看，多為一些PC儀器插卡，獨(dú)立的儀器和VXI系統(tǒng)的模塊很少，并且我國目前在波形發(fā)生器的種類和性能都與國外同類產(chǎn)品存在較大的差距，因此加緊對這類產(chǎn)品的研制顯得迫在眉睫。THEDESIGNOFARBITRARYWAVEFORMGENERATORSTheprofilegeneratoriscanproducethemassivestandardsignalsandtheuserdefinitionsignal,andguaranteesthehighaccuracy,highstable,therepeatabilityandtheeasyoperationalelectronicinstrumentation.Thefunctionprofilegeneratorhasthecontinualphasetransformation,andmeritsandsoonfrequencystability,notonlymaysimulateeachkindofcomplexsignal,butalsomaytothefrequency,thepeak-to-peakvalue,thephase-shift,theprofilecarryonthetendency,thepromptcontrol,andcancarryonthecommunicationwithotherinstruments,thecompositionautomatedtestsystem,thereforewidelyusesintheautomaticcontrolsystem,thevibrationdrive,thecommunicationandtheinstrumentmeasuringappliancedomain.Asearlyasin20s,whentheelectronicinstallationjustappeared,heappeared.Alongwiththecorrespondenceandtheradartechnologydevelopment,the40sappearedhasmainlyusedintestingeachkindofreceiverthestandardsignalgeneratingdevice,causedthesignalgeneratingdevicetobecomethequantitativeanalysisfromthequalitativeanalysismeasuringinstrumentthemeteringequipment.Simultaneouslyalsoappearedavailablehastestedthepulseelectriccircuitorservesasthepulsedebuggerthepulsesignalgeneratingdevice.Quiteiscomplexasaresultoftheearlysignalgeneratingdevicemechanism,thepowerquiteisbig,theelectriccircuitquiteissimple,(withdigitalinstrument,oscilloscopecompares),thereforedevelopsquiteslowly.Onlythenappearedthefirstholocrystallinetubesignalgeneratingdeviceuntil1964.Sincethe60s,thesignalgeneratingdevicehadtherapiddevelopment,appearedthefunctiongenerator,hassweptthefrequencysignalgeneratingdevice,thecompositesignalgenerator,theprogramcontrolsignalgeneratingdeviceandsoonthenewtype.Eachkindofsignalgeneratingdeviceperformanceindexalsohadthelargescaleenhancement,simultaneouslyinthesimplificationmechanism,theminiaturization,multi-purposeandsoonvariousaspectsalsohadtheremarkabledevelopment.Beforethe70s,thesignalgeneratingdevicemainlyhastwokinds:Sinewaveandpulsewave,butthefunctiongeneratorissituatedbetweenbetweentwokinds,canprovidethesinewave,thecosinewave,thesquare-wave,thetriangularwave,thetopchordwaveandsoonseveralkindofcommonlyusedstandardwavepatterns,whenhasotherprofiles,needstousethecomplexelectriccircuitandthemechanicalandelectricalunionmethod.Thistimeprofilegeneratorusesthesimulationelectronictechnology,moreoversimulatestheelectriccircuitwhichthecomponentconstitutestohavethesizeinabigway,thepriceexpensive,thepowerlossbigandsoontheshortcomings,andmusthavethemorecomplexwaveform,thentheelectriccircuitstructureisextremelycomplex.Atthesametime,themainperformanceistwoprominentquestions,oneisrealizestheoutputfrequencyadjustmentthroughthepotentiometeradjustment,thereforeadjustsverydifficultlythefrequencysomefixture；Twoisthepulsedutyfactorcannotadjust.Afterthe70s,themicroprocessorappearance,mayusetheprocessor,A/D/andD/A,thehardwareandthesoftwarecausestheprofilegeneratorthefunctionexpansion,hasamorecomplexprofile.Thistimeprofilegeneratormanybysoftwareprimarily,theessenceisusesthemicroprocessortotheDACprocedurecontrol,mayobtaineachkindofsimpleprofile.Butattheendofthe90s,appearedseveralkindoftruehighperformances,thehighpricefunctiongenerators,HPCorporationhaspromotedthemodelistheHP770Ssignalimitationinstallmentsystems,ithadthesoftwarebytheHP8770ArandomprofiledigitizationandtheHP1776Aprofiletobecomposed.HP8770Ainfactalsoonlycanhave8profiles,moreoverthepriceisexpensive.Soonafter,AnalogicCorporationhaspromotedthemodelistheData-2020multi-profilesynthesizer,themodelwhichLecroyCorporationproducesis9100randomprofilegeneratorsandsoon.Tothe21stcentury,alongwiththeintegratedcircuittechnologyhighspeeddevelopment,appearedmanykindsofoperatingfrequencytobepossibletheGHzDDSchip,simultaneouslyalsoimpelledthefunctionprofilegeneratordevelopment,in2003,Agilentproduct33220Acouldhave17kindofprofiles,theupperfrequencymayachieve20M,2005theyearproductN6030Acouldproducereachesashighasthe500MHzfrequency,thesamplingfrequencymayreach1.25GHz.Mayseebyaboveproduct,functionprofilegeneratordevelopmentveryquickinthelastfewyears,ontheinternationalprofilegeneratortechnologicaldevelopmentmainlymanifestsinfollowingseveralaspects:(1)quitewasinthepastnarrowandsmallasaresultofthefrequencyverylowapplicationscope,theoutputwaveshapefrequencyenhancement,enabledtheprofilegeneratortoapplyinthemoreandmorebroaddomain.Theprofilegeneratorsoftwaredevelopmentiscausingtheprofiledatatheinputtobecomeevenmoreismoreconvenientandiseasy.Theprofilegeneratorusualpermissionwithaseriesofspots,thestraightlineandthefixedfunctionsectionstorestheprofiledatathememory.Simultaneouslymayuseonepowerfulmathematicsequationinputway,thecomplexprofilemaycompoundbecomethev=f(t)formbyseveralquitesimpleformulastheprofileequationmathematicalexpressionproduction.Thuspromotedthefunctionprofilegeneratortotherandomprofilegeneratordevelopment,eachkindofmachinelanguagerapiddevelopmentalsoplayedtotherandomprofilegeneratorsoftwaretechnologytheimpetusrole.Atpresentmayusethevisualizationprogramminglanguage(forexampleVisualBasic,VisualCandsoon)compilestherandomprofilegeneratorthesoftkneadingboard,likethisallowsfromthecomputerdisplaymonitortoinputtherandomprofile,realizestheprofileinput.(2)andVXIresourcesunion.Atpresent,theprofilegeneratorandissuitablebytheindependenttablemodelinstrumentforthepersonalcomputerVXImodulewhichinsertedthecardaswellasrecentlydevelops.BecauseVXImainlinegraduallymatureandtometeringequipmenthighrequest,needstouseVXIsystemsurveyinverymanydomainstohavethecomplexprofile,VXIsystemresourceshaveprovidedtheobvioussuperiority,butbecausedevelopsVXImodulethecycletobelong,moreoverneedsthespecialVXIenginecasethenecessaryuse,causestheprofilegeneratorVXImoduleonlytoberestrictedintheaviation,themilitaryandthenationaldefenseandsoonthelarge-sc