使用MATLAB和任意波形發生器創建高性能激勵測試系統

測試工程師面臨的極具挑戰性的任務之一，是為測試PCB原型或矽轉生成激勵信號，或為RF技術定義複雜的高頻調製信號。儘管在工作檯上擺滿脈衝發生器、函數發生器、調製發生器和RF發生器也不失為一種方法，但使用任意波形發生器(AWG)直接合成生成信號提供了更高的靈活性、可重複性和測量精度。

靈活性源自我們生成波形的方式，其直接來自AWG中的內存，因此管理簡便，可以滿足無窮無盡的各類應用和測試需求。AWG基於採樣的結構基本上與數字示波器的操作相反。示波器從模擬波形中採集樣點，而任意波形發生器則從存儲的樣點中重建模擬波形(即DAC與ADC)。這些樣點基本上可以定義任何波形，從正弦波到串行數字脈衝。

許多傳統信號發生儀器只生成一種波形，如正弦波，並依賴外部調製器，來進一步處理信號。相比之下，AWG使用直接數字生成技術，生成包含要求的調製特點或傳輸路徑效應的信號，如抖動、噪聲、符號間幹擾(ISI)、等等。可以使用各種軟體工具，定義和建立信令特點。

與示波器一樣，AWG一直緊跟電子器件和RF領域中發生的速度和複雜性迅速提高的發展步伐。最新AWG提供了高採樣率、長波形內存、深動態範圍和必要的解析度，可以滿足國防電子、高速串行、光學網絡和高級研究中最苛刻的信號發生要求。

AWG最重要的主打指標之一是採樣率。就在去年，採樣率剛剛躍升到大約24 GS/s (每秒千兆樣點)。而今天，AWG已經實現了50GS/s的採樣率。這意味著在RF應用中，可以使用AWG生成高達20 GHz的複雜寬帶信號。在高速串行應用中，可以使用當今的50 GS/s AWG，生成高達122.5 Gb/s的高波特率基帶信號，同時仍能提供所需的垂直解析度，處理複雜調製，如OFDM和高階QAM格式。

AWG正日益成為各種測試測量應用的激勵源，這是因為與其它方式相比，其提供了大量固有的優勢，包括：

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/338035.htm

●可以通過數百種方式修改存儲的信號信息或數字樣點，如濾波、卷積、時移、調製、等等。

●通過改變採樣時鐘的頻率，可以改變輸出頻率，而不會改變波形成分。

●可以在輸出波形中任何地方增加異常特點(如瞬態信號或跌落)。這適用於提供「真實環境」壓力，如原型驗證過程中的正弦曲線抖動。

●直接數字合成技術可以與設計(建模)工具一起使用，仿真元器件、信道和/或系統性能。

●基於軟體的編輯工具簡化了開發和修改波形的過程。

創建波形
隨著設計人員需要設計的信號越來越複雜，基於軟體的工具已經成為創建波形的首選手段。更加完善的軟體工具可以歸檔和重用代碼，從數學函數中計算幾乎任何波形，對得到的波形建模。市場上有多種波形創建工具，從最簡單的工具，直到高級工具。

下面概括介紹了提供的部分選項以及基於MATLAB的更詳細的實例。

大多數AWG包括一套基本波形文件，可以調用到波形內存中。這些波形通常直接從簡單的數學函數中導出，如正弦公式。其它基本波形包括三角波、鋸齒波、方波等信號形狀。機載功能為在AWG及相連器件上執行「存在信號」檢查提供了方便的方式，這些功能對其它簡單測試可能已經足夠了。

許多廠商通常還提供基本的成套波形創建和編輯工具，這些工具設計成在Windows計算平臺或在儀器本身內部運行。圖1顯示了用來創建正弦波的公式編輯器。

圖1.標配AWG波形工具可以快速創建波形，如圖中所示的正弦波。

公式窗口(左上方)包含著實際公式和其它細節，公式具體如下：
#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，大多數文本由注釋組成，運算函數是簡單的「sin(w)」。一旦基本波形完成，繪圖工具可以使用人為失真或畸變改動簡單的正弦形狀。