简化并改进测试及任意波形的可重复性应用指南

通过用函数发生器创建的信号来代替由传感器或 DUT（被测器件）生成的真实信号，可以简化测试，并且增加测试的可靠性。不仅波形的捕获、修改和回放比之前更为容易，这种方法还可以提高测试的一致性。例如，如果您研发的是臂带式血压计，您可能需要捕获多个测量周期，然后在开发过程中进行回放。每次都把真正的臂带式血压计作为DUT 进行测试的话，不仅会造成手臂酸痛，而且又不能保证测试和开发过程的一致性。

我们将会通过一个更真实的双音多频（DTMF）信号，向您展示使用函数发生器创建信号的两种方法。一种方法是使用数学方程来构建仿真波形。另一种方法则使用从示波器或万用表获取的实际数据来构建实际波形。在这两种情况下，都可以用 U 盘来保存波形并将其传输到 PC 进行编辑，或传输到其他仪器进行回放。我们所用的仪器具有无线局域网或 USB 接口，并且支持 .csv 或文本等标准文件类型，因而简化了波形捕获和回放的任务。

双音多频（DTMF）信号示例

DTMF 信号或“音调”通常用于电话和电话交换设备以及公共安全无线电调度中，以限制针对特定地点的射频流量。这些信号位于音频频带中，可以通过语音通信来传输。图1 所示为两个正弦波：一个频率为 1477 Hz，另一个为 941 Hz。最右边的图像显示了两个信号的和或双音。

您可以使用具有汇总调制功能的函数发生器来构建基本的双音信号。虽然汇总调制是最简单的方法，但使用具有任意波形能力的函数发生器可带来一些优势。首先，它们可以像任何其他内置波形一样轻松操作。可以轻松地修改振幅、频率和调制类型。其次，可以选择 n 个周期的猝发，而且其他信道和设备可以同步。

在示例中，我们使用具有任意波形功能的 Keysight Trueform 函数发生器来生成双音信号，输出波形中的每个点来创建准确的信号。Trueform 函数发生器具有广泛的调制能力和非常灵活的同步输出，可与其他设备同步。使用 Trueform 发生器的汇总调制模式，我们能够快速创建双音信号。接下来，我们在访问实际数据之前，先用仿真数据来创建任意波形。利用仿真数据，我们使用了猝发、滤波和触发功能来确定周期的数量，优化波形，并在测试设置中同步其他设备。

使用仿真数据创建任意波形

通常，波形在数学上被定义为对现实信号的模拟。Trueform 波形发生器带有众多类型的内置任意波形，如：心波、指数下降、指数上升、高斯脉冲等。这些信号是周期性信号，可以由 80 到 450 个点来表示。频率和周期可以通过设置采样率和波形长度来确定。在创建波形时，务必使用可以轻松相乘或相除的多个点，以便更加直接地确定频率（例如，具有 50 KSa/s 采样率的 100 点波形的频率为 500 Hz）。

猝发模式可与任何波形一起使用，以输出一定数量的周期。它通常与任意波形一起使用，以输出仅仅一个周期或具有相同周期的波形。当函数发生器用于猝发模式时，最后一个点将会决定猝发完成后保持的输出电压。波形使用 -1 到 1 之间的实数来定义，其中 -1 为最大负电压，0 = 0V，1 表示最大正电压。Trueform 函数发生器附带的所有内置波形都以 0 结尾，这意味着在猝发完成后输出将返回 0V。但是，如果您正在设计一个常高信号，即在猝发后保持高电压的信号，那么波形应当以 1 结尾。以 1 结尾的波形是常高信号，以 0 结尾的波形是常低信号（图 2）。

设计波形的最后一个步骤是选择滤波器类型。Trueform 函数发生器提供三种选择：关断、正常和阶跃（图 3）。“关断”允许实现从一个点到下一个点的突然变化。“正常”可优化波形输出，实现平坦的频率响应。“阶跃”可优化波形，以获得最佳的阶跃响应。波形可以保存为 .arb 文件，该文件用以存储通道数量、采样率、振幅、输出触发游标点、滤波器类型和数据。arb 文件会存储在函数发生器的内部存储器中，并可以复制到 U 盘。

DTMF 信号示例规范

在示例中，该规范用来仿真真实情况下的按钮动作：从暂停开始，然后是双音，然后是另一个暂停。在波形的开始处生成同步信号以触发接收机和其他设备。波形应当仿真50 kSa/s 的数字化波形。两个音调分别是 1477 Hz 和 941 Hz。这种双音信号很好地示范了很少重复的复杂波形。双音持续 200 毫秒。1477 Hz 信号将重复 0.200 * 1477 = 295.4 次，941 Hz 信号将重复188.2 次。一万个点表示 200 毫秒。微软 Excel 电子表格用于快速生成数据。

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