في الاختبار والقياس الإلكتروني، فإن مصطلح مولدات الإشارة يستخدم على نطاق واسع - لكنه في الواقع يغطي عدة أنواع مختلفة جدًا من الأدوات. ويندرج تحت هذه المظلة ما يلي مولدات الدالة, مولدات الشكل الموجي, و مولدات إشارات الترددات اللاسلكية, صُمم كل منها لمستوى معين من تعقيد الإشارة ونطاق التردد ومتطلبات الاختبار.
توضح هذه المقالة كيف ترتبط هذه الأدوات، وكيف تختلف، ومتى تختار كل واحدة منها. مثال على الأداء العالي-مولد إشارة الموجات الدقيقة TFN TG20A-تُستخدم أيضًا لتوضيح ما يميز أدوات الترددات اللاسلكية الاحترافية عن غيرها.
1. فهم التسلسل الهرمي: مصطلح عام واحد، فئات متعددة
في المستوى الأعلى، مولد الإشارة هو أي جهاز يخرج إشارات اختبار كهربائية. واعتمادًا على نوع الشكل الموجي والنقاء ونطاق التردد المطلوب، تنقسم هذه الفئة إلى عدة أدوات متخصصة.
2. مولدات الوظائف: أساسيات اختبار التردد المنخفض
مولدات الدوال هي الأعضاء الأساسية في عائلة مولدات الإشارات. وهي مصممة لتوليد مجموعة صغيرة من الأشكال الموجية الدورية القياسية مثل:
- الموجة الجيبية
- موجة مربعة
- موجة مثلث
- موجة سن المنشار
الخصائص الرئيسية:
- نطاق التردد المنخفض: عادةً من بضعة هرتز إلى عدة ميجاهرتز أو بضع مئات من الميجاهرتز.
- الوظائف الثابتة: يركز على إنتاج أشكال موجية رياضية نظيفة ومثالية.
- التطبيقات النموذجية: مختبرات الإلكترونيات الأساسية، واختبار الصوت، وتطوير الدوائر المنطقية الرقمية، والبيئات التعليمية.
فهي تخدم سيناريوهات الاختبار حيث يحتاج المهندسون فقط إلى شكل موجي بسيط يمكن التنبؤ به بدلاً من الإشارات المعقدة أو عالية التردد.
3. مولدات الموجات (مولدات الموجات التعسفية): المرونة في المحاكاة والاختبارات المعقدة
وبالارتقاء في القدرات، توفر مولدات الشكل الموجي - وخاصة مولدات الشكل الموجي الاعتباطي (AWGs) - مرونة أكبر بكثير من مولدات الدوال.
بدلاً من بعض الأشكال الموجية المدمجة، فهي تسمح للمهندسين بما يلي إنشاء أشكال موجية مخصصة أو استيرادها, بما في ذلك أنماط الإشارات غير الدورية أو شديدة التعقيد.
كيفية عملها:
يتم تخزين شكل موجي محدد رقميًا في الذاكرة ويتم إخراجه من خلال DAC عالي السرعة، مما يتيح إعادة إنتاج أي إشارة بدقة تقريبًا.
المزايا الأساسية:
- القدرة على محاكاة إشارات العالم الحقيقي: آثار مخطط كهربية القلب، ومخرجات المستشعر، وبروتوكولات الناقل، وعابرات الأعطال، وتنسيقات التعديل
- ارتفاع معدل أخذ العينات وعرض النطاق الترددي
- عمق ذاكرة كبير للتسلسلات الأطول أو المعقدة
- دقة وضوح رأسية عالية لتفاصيل أدق
تعد مولدات الموجات مثالية عندما يتطلب الاختبار أصالة الإشارة أو تعقيدها أو تكرارها بدقة.
4. مولدات إشارات الترددات اللاسلكية/مولدات إشارات الموجات الدقيقة: الدقة والنقاء
عندما تصل الاختبارات إلى ترددات الترددات اللاسلكية أو الموجات الدقيقة، تصبح الدقة والنقاء أكثر أهمية بشكل كبير. وهنا يأتي دور مولدات إشارات الترددات اللاسلكية ومولدات إشارات الموجات الدقيقة.
تم تصميم هذه الأدوات لتقديم موجة جيبية عالية الجودة مع ثبات ونقاء طيفي استثنائي.
الخصائص المميزة:
- نطاق تردد واسع للغاية: من مئات كيلو هرتز إلى عشرات الجيجا هرتز
- أداء ضوضاء طوري استثنائي للإخراج الطيفي النظيف
- محتوى زائف وتوافقي منخفض جداً
- تحكم عالي الدقة في مستوى الطاقة
- قدرات تعديل تناظرية ومتجهة مدمجة
مولدات إشارات الترددات اللاسلكية ضرورية لـ
- اختبار المرشح والمضخم
- توصيف الخلاط
- قياسات حساسية المستقبِل
- تطوير نظام الرادار
- البحث والتطوير في مجال الاتصالات اللاسلكية
- أنظمة الأقمار الصناعية والملاحة
هنا، الأولوية هنا ليست لمرونة الشكل الموجي ولكن نقاء إشارة الخرج واستقرارها.
5. TFN TG20A - مولد إشارات احترافي يعمل بالموجات الدقيقة
يوضح TFN TG20A ما يميز مولدات إشارات الموجات الدقيقة المتطورة عن مولدات الوظائف أو مولدات الموجات ذات الأغراض العامة.
قدرات الترددات اللاسلكية الرئيسية
- تغطية التردد: 9 كيلو هرتز إلى 21 جيجا هرتز - بقوة في منطقة الموجات الدقيقة الاحترافية
- ضوضاء طور استثنائية: -112 ديسيبل تيار مستمر/هرتز عند إزاحة 10 كيلوهرتز (10 جيجاهرتز)
- قمع زائف قوي: ما يصل إلى -80 ديسيبل سي عند 10 جيجاهرتز
-
تحكم عالي الدقة:
- دقة التردد 0.001 هرتز
- دقة خطوة الطاقة: 0.1 ديسيبل
- نطاق طاقة الخرج: من -120 ديسيبل ميلي واط إلى +17 ديسيبل واط
- ثبات ممتاز: مرجع داخلي مع تقادم ± 0.3 جزء في المليون سنويًا
من يحتاج إلى هذا المستوى من الأداء؟
صناعات مثل:
- الرادار ووكالة الفضاء الأوروبية
- الفضاء والأقمار الصناعية
- الأبحاث الكمية
- تصميم نظام اتصالات متقدم
بالنسبة لهؤلاء المستخدمين، فإن TG20A يوفر مصدر تردد لاسلكي نظيف ودقيق ويمكن التحكم فيه, وليس أداة تشغيل شكل موجي. تكمن قيمته الأساسية في توليد موجات جيبية عالية النقاء عبر نطاق تردد عريض, وهو أمر بالغ الأهمية للتحقق من صحة أداء الترددات اللاسلكية.
6. لمحة سريعة عن الاختلافات الرئيسية
| الميزة | مولدات الوظائف | مولدات الموجات | مولدات إشارات الترددات اللاسلكية |
|---|---|---|---|
| الغرض الرئيسي | الإشارات الدورية الأساسية | إشارات مخصصة ومعقدة | موجات جيبية عالية النقاء |
| التردد النموذجي | من هرتز إلى ميجاهرتز | هرتز إلى مئات الميجاهرتز | من كيلوهرتز إلى عشرات الجيجاهرتز |
| مرونة شكل الموجة | منخفضة | عالية جداً | منخفض (التركيز على النقاء) |
| الأولوية | التكلفة والأساسيات | المرونة والمحاكاة | النقاء والدقة والثبات |
| حالات الاستخدام النموذجي | التعليم ودوائر الترددات المنخفضة | محاكاة أجهزة الاستشعار، والبروتوكولات، والطب الحيوي | الرادار والموجات الدقيقة ووحدات الترددات اللاسلكية |
7. كيفية اختيار مولد الإشارة المناسب
استخدم هذا التعيين البسيط بناءً على تطبيقك:
اختر مولد وظيفة إذا كنت بحاجة إلى ذلك:
- إشارات المختبر الأساسية
- التعليم أو الإلكترونيات التمهيدية
- الأشكال الموجية الدورية البسيطة
اختر مولد شكل موجة إذا كنت بحاجة إلى ذلك:
- التسلسلات المخصصة
- إعادة إنتاج الإشارات في العالم الحقيقي
- التشكيل المعقد أو محاكاة البروتوكول المعقد
- محاكاة مزود الطاقة أو المستشعر
اختر مولد إشارة التردد اللاسلكي إذا كنت بحاجة إلى ذلك:
- موجات جيبية عالية التردد ومنخفضة الضوضاء
- تحكم دقيق في مستوى الطاقة
- اختبار مكونات الترددات اللاسلكية (المرشحات، LNA، الخلاطات)
- حساسية جهاز الاستقبال أو اختبارات نظام الرادار/الاتصالات
في بيئات الاختبار عالية التردد، فإن مصدر إشارة التردد اللاسلكي - مثل TFN TG20A-يصبح أداة غير قابلة للتفاوض للحصول على نتائج دقيقة وجديرة بالثقة.
الخاتمة
على الرغم من أن مولدات الإشارات ومولدات الدوال ومولدات الأشكال الموجية متقاربة بشكل وثيق، إلا أن أولويات تصميمها تختلف بشكل كبير.
يعتمد الاختيار الصحيح على ما إذا كان تطبيقك يحتاج إلى:
- شكل موجي قياسي بسيط
- إشارة مخصصة للغاية
- أو خرج تردد لاسلكي نقي ومستقر وعالي التردد
من خلال فهم هذه الفروق، يمكن للمهندسين اختيار الأداة التي تتوافق بدقة مع أهداف الاختبار الخاصة بهم - وتجنب كل من الإفراط في تحديد المواصفات أو عدم تحديدها.