En pruebas y mediciones electrónicas, el término generadores de señales pero en realidad abarca varios tipos de instrumentos muy diferentes. Bajo este paraguas se encuentran generadores de funciones, generadores de ondas, y Generadores de señales de RF, cada uno de ellos diseñado para un nivel específico de complejidad de la señal, rango de frecuencia y requisitos de prueba.
Este artículo aclara cómo se relacionan estos instrumentos, en qué se diferencian y cuándo elegir cada uno. Un ejemplo de alto rendimientoGenerador de señales de microondas TFN TG20A-también se utiliza para ilustrar lo que diferencia a los instrumentos profesionales de radiofrecuencia.
1. Comprender la jerarquía: Un término general, varias categorías
En el nivel superior, un generador de señales es cualquier dispositivo que emita señales eléctricas de prueba. Según el tipo de forma de onda, la pureza y la gama de frecuencias requerida, la categoría se divide en varios instrumentos especializados.
2. Generadores de funciones: Aspectos básicos de las pruebas de baja frecuencia
Los generadores de funciones son los miembros más fundamentales de la familia de generadores de señales. Están diseñados para generar un pequeño conjunto de formas de onda periódicas estándar como:
- Onda sinusoidal
- Onda cuadrada
- Onda triangular
- Onda diente de sierra
Características principales:
- Gama de baja frecuencia: normalmente de unos pocos hercios a varios MHz o unos cientos de MHz.
- Funcionalidad fija: se centra en producir formas de onda matemáticas limpias e ideales.
- Aplicaciones típicas: laboratorios de electrónica básica, pruebas de audio, desarrollo de circuitos lógicos digitales y entornos educativos.
Sirven para probar situaciones en las que los ingenieros sólo necesitan una forma de onda sencilla y predecible, en lugar de señales complejas o de alta frecuencia.
3. Generadores de forma de onda (Generadores de forma de onda arbitraria): Flexibilidad para simulación y pruebas complejas
Los generadores de formas de onda, especialmente los generadores de formas de onda arbitrarias (AWG), ofrecen mucha más flexibilidad que los generadores de funciones.
En lugar de unas pocas formas de onda incorporadas, permiten a los ingenieros crear o importar formas de onda personalizadas, incluyendo patrones de señales no periódicas o muy complejas.
Cómo funcionan:
Una forma de onda definida digitalmente se almacena en la memoria y se emite a través de un DAC de alta velocidad, lo que permite reproducir con precisión prácticamente cualquier señal.
Ventajas fundamentales:
- Capacidad para simular señales del mundo real: Trazos de ECG, salidas de sensores, protocolos de bus, transitorios de fallo, formatos de modulación
- Alta frecuencia de muestreo y ancho de banda
- Gran profundidad de memoria para secuencias más largas o complejas
- Alta resolución vertical para un mayor detalle
Los generadores de forma de onda son ideales siempre que la prueba requiera autenticidad de la señal, complejidad o réplica exacta.
4. Generadores de señales de RF / Generadores de señales de microondas: Precisión y pureza
Cuando las pruebas alcanzan frecuencias de RF o microondas, la precisión y la pureza adquieren una importancia drástica. Aquí es donde entran en juego los generadores de señales de RF y los generadores de señales de microondas.
Estos instrumentos están diseñados para proporcionar una onda sinusoidal de alta calidad con una estabilidad y una pureza espectral excepcionales.
Características distintivas:
- Gama de frecuencias extremadamente amplia: desde cientos de kHz hasta decenas de GHz
- Ruido de fase excepcional para una salida espectral limpia
- Muy bajo contenido de espurios y armónicos
- Control de nivel de potencia de alta precisión
- Funciones integradas de modulación analógica y vectorial
Los generadores de señales de RF son esenciales para:
- Pruebas de filtros y amplificadores
- Caracterización del mezclador
- Medición de la sensibilidad del receptor
- Desarrollo de sistemas de radar
- I+D en comunicaciones inalámbricas
- Sistemas de navegación por satélite
En este caso, la prioridad no es la flexibilidad de la forma de onda, sino la pureza y estabilidad de la señal de salida.
5. TFN TG20A - Un generador de señales de microondas profesional
El TFN TG20A demuestra lo que diferencia a los generadores de señales de microondas de gama alta de los generadores de funciones o formas de onda de uso general.
Funciones clave de RF
- Cobertura de frecuencias: De 9 kHz a 21 GHz: en el territorio de las microondas profesionales
- Ruido de fase excepcional: -112 dBc/Hz @ 10 kHz offset (10 GHz)
- Fuerte supresión de espurios: hasta -80 dBc a 10 GHz
-
Control de alta resolución:
- Resolución de frecuencia: 0,001 Hz
- Resolución del paso de potencia: 0,1 dB
- Rango de potencia de salida: -120 dBm a +17 dBm
- Excelente estabilidad: referencia interna con ±0,3 ppm de envejecimiento al año
¿Quién necesita este nivel de rendimiento?
Industrias como:
- Radar y ESA
- Aeroespacial y satélites
- Investigación cuántica
- Diseño avanzado de sistemas de comunicación
Para estos usuarios, el TG20A proporciona una fuente de RF limpia, precisa y controlable, no es una herramienta de reproducción de formas de onda. Su valor fundamental reside en generación de ondas sinusoidales de gran pureza en una amplia banda de frecuencias, que es fundamental para la validación del rendimiento de RF.
6. Resumen de las principales diferencias
| Característica | Generadores de funciones | Generadores de forma de onda | Generadores de señales de RF |
|---|---|---|---|
| Objetivo principal | Señales periódicas básicas | Señales personalizadas y complejas | Ondas sinusoidales de gran pureza |
| Frecuencia típica | Hz a MHz | De Hz a cientos de MHz | kHz a decenas de GHz |
| Flexibilidad de formas de onda | Bajo | Muy alta | Bajo (centrado en la pureza) |
| Prioridad | Coste y conceptos básicos | Flexibilidad y simulación | Pureza, precisión y estabilidad |
| Casos de uso típicos | Educación, circuitos de baja frecuencia | Simulación de sensores, protocolos, biomedicina | Módulos de radar, microondas y RF |
7. Cómo elegir el generador de señales adecuado
Utilice esta sencilla asignación en función de su aplicación:
Elige un generador de funciones si lo necesitas:
- Señales básicas de laboratorio
- Educación o iniciación a la electrónica
- Formas de onda periódicas simples
Elige un generador de formas de onda si lo necesitas:
- Secuencias personalizadas
- Reproducción de señales en el mundo real
- Modulación compleja o simulación de protocolos
- Fuente de alimentación o simulación de sensor
Elige un generador de señales de radiofrecuencia si lo necesitas:
- Ondas sinusoidales de alta frecuencia y bajo ruido
- Control preciso del nivel de potencia
- Pruebas de componentes de RF (filtros, LNA, mezcladores)
- Pruebas de sensibilidad del receptor o del sistema de radar/comunicación
En entornos de prueba de alta frecuencia, una fuente de señal de RF, como el TFN TG20A-se convierte en herramienta innegociable para obtener resultados precisos y fiables.
Conclusión
Aunque los generadores de señales, los generadores de funciones y los generadores de formas de onda están estrechamente relacionados, sus prioridades de diseño difieren significativamente.
La elección correcta depende de las necesidades de su aplicación:
- Una forma de onda estándar sencilla
- Una señal muy personalizada
- O una salida de RF pura, estable y de alta frecuencia
Al conocer estas diferencias, los ingenieros pueden seleccionar el instrumento que mejor se adapte a sus objetivos de ensayo y evitar tanto la especificación excesiva como la insuficiente.