Em teste e medição eletrônicos, o termo geradores de sinal é amplamente utilizado, mas na verdade abrange vários tipos de instrumentos muito diferentes. Sob esse guarda-chuva estão geradores de funções, geradores de forma de onda, e Geradores de sinal de RF, Cada um deles foi projetado para um nível específico de complexidade de sinal, faixa de frequência e requisitos de teste.
Este artigo esclarece como esses instrumentos estão relacionados, como eles diferem e quando escolher cada um deles. Um exemplo de alto desempenhoGerador de sinal de micro-ondas TFN TG20A-também é usado para ilustrar o que diferencia os instrumentos profissionais de nível de RF.
1. Entendendo a hierarquia: Um termo geral, várias categorias
No nível mais alto, um gerador de sinal é qualquer dispositivo que emite sinais elétricos de teste. Dependendo do tipo de forma de onda, da pureza e da faixa de frequência necessária, a categoria se divide em vários instrumentos especializados.
2. Geradores de funções: Noções básicas para testes de baixa frequência
Os geradores de funções são os membros mais fundamentais da família de geradores de sinais. Eles são projetados para gerar um pequeno conjunto de formas de onda periódicas padrão, como:
- Onda senoidal
- Onda quadrada
- Onda triangular
- Onda dente de serra
Principais características:
- Faixa de baixa frequência: normalmente de alguns hertz a vários MHz ou algumas centenas de MHz.
- Funcionalidade corrigida: concentra-se na produção de formas de onda matemáticas limpas e ideais.
- Aplicações típicas: laboratórios de eletrônica básica, testes de áudio, desenvolvimento de circuitos lógicos digitais e ambientes educacionais.
Eles servem para cenários de teste em que os engenheiros precisam apenas de uma forma de onda simples e previsível, em vez de sinais complexos ou de alta frequência.
3. Geradores de forma de onda (geradores de forma de onda arbitrária): Flexibilidade para simulação e testes complexos
Aumentando a capacidade, os geradores de forma de onda - especialmente os geradores de forma de onda arbitrária (AWGs) - oferecem muito mais flexibilidade do que os geradores de função.
Em vez de algumas formas de onda incorporadas, eles permitem que os engenheiros criar ou importar formas de onda personalizadas, incluindo padrões de sinais não periódicos ou altamente complexos.
Como eles funcionam:
Uma forma de onda definida digitalmente é armazenada na memória e emitida por um DAC de alta velocidade, permitindo a reprodução precisa de praticamente qualquer sinal.
Principais vantagens:
- Capacidade de simular sinais do mundo real: Traços de ECG, saídas de sensores, protocolos de barramento, transientes de falha, formatos de modulação
- Alta taxa de amostragem e largura de banda
- Grande profundidade de memória para sequências mais longas ou complexas
- Alta resolução vertical para detalhes mais finos
Os geradores de forma de onda são ideais sempre que o teste exigir autenticidade, complexidade ou replicação exata do sinal.
4. Geradores de sinais de RF / Geradores de sinais de micro-ondas: Precisão e pureza
Quando os testes atingem frequências de RF ou de micro-ondas, a precisão e a pureza se tornam drasticamente mais importantes. É aí que entram os geradores de sinal de RF e os geradores de sinal de micro-ondas.
Esses instrumentos são projetados para fornecer uma onda senoidal de alta qualidade com estabilidade e pureza espectral excepcionais.
Características distintas:
- Faixa de frequência extremamente ampla: de centenas de kHz a dezenas de GHz
- Desempenho excepcional de ruído de fase para uma saída espectral limpa
- Conteúdo harmônico e espúrio muito baixo
- Controle de nível de potência de alta precisão
- Recursos integrados de modulação analógica e vetorial
Os geradores de sinal de RF são essenciais para:
- Teste de filtros e amplificadores
- Caracterização do misturador
- Medições da sensibilidade do receptor
- Desenvolvimento do sistema de radar
- P&D em comunicação sem fio
- Sistemas de satélite e navegação
Aqui, a prioridade não é a flexibilidade da forma de onda, mas a pureza e a estabilidade do sinal de saída.
5. TFN TG20A - Um gerador de sinal de micro-ondas profissional
O TFN TG20A demonstra o que diferencia os geradores de sinais de micro-ondas de ponta dos geradores de funções ou formas de onda de uso geral.
Principais recursos de RF
- Cobertura de frequência: 9 kHz a 21 GHz - firmemente no território de micro-ondas profissional
- Ruído de fase excepcional: -112 dBc/Hz @ 10 kHz de deslocamento (10 GHz)
- Forte supressão de espúrios: até -80 dBc a 10 GHz
-
Controle de alta resolução:
- Resolução de frequência: 0,001 Hz
- Resolução da etapa de potência: 0,1 dB
- Faixa de potência de saída: -120 dBm a +17 dBm
- Excelente estabilidade: referência interna com ±0,3 ppm de envelhecimento por ano
Quem precisa desse nível de desempenho?
Setores como:
- Radar e ESA
- Aeroespacial e satélite
- Pesquisa quântica
- Projeto avançado de sistemas de comunicação
Para esses usuários, o TG20A fornece um fonte de RF limpa, precisa e controlável, não é uma ferramenta de reprodução de formas de onda. Seu valor principal está em geração de onda senoidal de alta pureza em uma ampla faixa de frequência, o que é fundamental para a validação do desempenho de RF.
6. Principais diferenças em um relance
| Recurso | Geradores de funções | Geradores de forma de onda | Geradores de sinais de RF |
|---|---|---|---|
| Objetivo principal | Sinais periódicos básicos | Sinais personalizados e complexos | Ondas senoidais de alta pureza |
| Frequência típica | Hz a MHz | Hz a centenas de MHz | kHz a dezenas de GHz |
| Flexibilidade de forma de onda | Baixa | Muito alto | Baixo (foco na pureza) |
| Prioridade | Custo e noções básicas | Flexibilidade e simulação | Pureza, precisão, estabilidade |
| Casos de uso típicos | Educação, circuitos de baixa frequência | Simulação de sensores, protocolos, biomédicos | Módulos de radar, micro-ondas e RF |
7. Como escolher o gerador de sinal correto
Use esse mapeamento simples com base em seu aplicativo:
Escolha um gerador de funções, se necessário:
- Sinais básicos de laboratório
- Educação ou eletrônica introdutória
- Formas de onda periódicas simples
Escolha um gerador de forma de onda, se necessário:
- Sequências personalizadas
- Reprodução de sinal no mundo real
- Modulação complexa ou simulação de protocolo
- Fonte de alimentação ou simulação de sensor
Escolha um gerador de sinal de RF se você precisar:
- Ondas senoidais de alta frequência e baixo ruído
- Controle preciso do nível de potência
- Teste de componentes de RF (filtros, LNA, misturadores)
- Testes de sensibilidade do receptor ou do sistema de radar/comunicação
Em ambientes de teste de alta frequência, uma fonte de sinal de RF, como o TFN TG20A-se torna um ferramenta inegociável para obter resultados precisos e confiáveis.
Conclusão
Embora os geradores de sinal, geradores de função e geradores de forma de onda estejam intimamente relacionados, suas prioridades de projeto diferem significativamente.
A escolha certa depende das necessidades de seu aplicativo:
- Uma forma de onda padrão simples
- Um sinal altamente personalizado
- Ou uma saída de RF pura, estável e de alta frequência
Ao compreender essas distinções, os engenheiros podem selecionar o instrumento que se alinha precisamente com suas metas de teste - e evitar tanto a superespecificação quanto a subespecificação do equipamento.