سیگنال ژنراتور

سیگنال ژنراتورها یا دستگاه های مولد سیگنال یکی از مهمترین و پر کاربردترین دستگاه های تست تجهیزات الکتریکی در آزمایشگاه های الکترونیکی هستند که هدف از استفاده از این دستگاه ها تجزیه و تحلیل سیگنال هایی با فرکانس بالا می باشد. در آزمایشگاه مخابرات در بسیاری از مواقع می خواهیم سیگنالی را به عنوان تست با مشخصه های دلخواه تولید و روی مدار پیاده سازی کنیم تا بتوانیم از این سیگنال به عنوان منبع ورودی، نویز، یا هر عامل خارجی دیگری که فقط تحت کنترل کاربر باشد استفاده کنیم. در این گونه مواقع، اهمیت سیگنال ژنراتور ها بیشتر مشخص می شود.

سیگنال ژنراتور

دستگاه هایی هستند که به عنوان یک منبع تولید کننده سیگنال مورد استفاده قرار گرفته و می توانند سیگنال های مختلفی را با مشخصه های دلخواه تولید کنند.

دستگاه های مولد سیگنال، دستگاه هایی هستند که قابلیت تولید سیگنال acسینوسی و مربعی را با فرکانس و دامنه ی قابل تنظیم دارند

سیگنال ژنراتور

دستگاه های مولد سیگنال به دو دسته ی کلی تقسیم می شوند

سیگنال ژنراتور صوتی

سیگنال ژنراتور رادیویی

سیگنال ژنراتور صوتی

این دستگاه به هدف تولید شکل موج سینوسی و مربعی  طراحی شده است و محدوده ی فرکانس تولیدی آن معمولا از حدود یک هرتز تا یک مگاهرتز است.

بعضی از این دستگاه قابلیت تولید سیگنال های با فرکانس تا دو مگاهرتز را  نیز دارند. دامنه ی سیگنال

تولیدی در سیگنال ژنراتورهای AF ، تقریباً 10 ولت است.

سیگنال ژنراتور رادیویی

این سیگنال ژنراتور فقط قابلیت تولید شکل موج سینوسی را دارند. دامنه ی سیگنال تولیدی این دستگاه معمولاً حداکثر تا 5 ولت است. در دستگاه های معمولی محدوده ی فرکانس سیگنال تولیدی تقریباً بین 100 KHz تا 150MHz است. دامنه و فرکانس خروجی این دستگاه مانند سیگنال ژنراتور صوتی تنظیم می شود .

سیگنال ژنراتور رادیویی

انواع سیگنال

سیگنال ها به انواع مختلفی تقسیم می شوند که از جمله اصلی ترین این طبقه بندی ها تقسیم به دو نوع سیگنال آنالوگ و سیگنال دیجیتال است. هر چند هر دوی آن ها در فضا سوار بر امواج الکترومغناطیس که ماهیت آن آنالوگ است می شوند، اما از حیث نوع داده ای که منتقل می شود یا مدولاسیون آن، به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم می گردند.

سیگنال دیجیتال بر پایه مفهوم صفر و یک یعنی مفهوم دیجیتال شکل گرفته است. در حالی که سیگنال نوع آنالوگ می تواند هر مقدار و هر پیامی را بدون کد های صفر و یک منتقل کند. اساس تولید سیگنال در دستگاه های سیگنال ژنراتور بر پایه آنالوگ است. اما برخی از مدل های پیشرفته تر سیگنال ژنراتور توانایی تولید دقیق سیگنال دیجیتال را هم دارند که به آن ها سیگنال ژنراتور دیجیتال گفته می شود. تولید سیگنال دیجیتال به شرطی امکان پذیر است که دستگاه از مدولاسیون های دیجیتال پشتیبانی کند.

قدرت یک سیگنال با پارامتری به نام توان معادل است. به این معنی که با افزایش توان مسافت پیموده شده بیشتر می شود. مفهوم توان متفاوت با مفهوم دامنه سیگنال است. دامنه یک سیگنال می تواند تا ۱۰ ولت باشد اما توان آن کم، یا برعکس دامنه آن در حد چند میلی ولت باشد اما با توان بسیار بالایی که دارد بتواند در شعاع چند صد متری در هوا تاثیرگذار باشد. یکی از مهمترین پارامترهای سیگنال ژنراتور ها توان این دستگاه ها است. وقتی که نوع ارتباط دهنده یا خروجی دستگاه مورد نظر باشد موضوع توان با اهمیت تر می شود. توانی دستگاه در هر فرکانس رابطه مستقیمی با مصرف برق و جریان دستگاه دارد (این رابطه با افزایش فرکانس بصورت صعودی درجه دو افزایش می یابد) که باید با توجه به دستورالعمل های ایمنی دستگاه به آن توجه ویژه ای کرد.

دامنه

از پارامترهای مهم دیگر که برای سیگنال تعریف می شود دامنه است. میزان دامنه یک سیگنال به معنای اختلاف بین ماکزیمم و مینیمم بازه دستگاه الکتریکی است. به عنوان مثال برق شهر سیگنالی است که دامنه حداکثر آن ۳۲۰ ولت، فرکانس ۵۰ هرتز و مقدار موثر ۲۲۰ ولت است. مقدار میانگین یا DC برق شهر نیز صفر است. دامنه های پایین در کاربری های پژوهشی مورد استفاده هستند چون دامنه های بالا باعث می شوند که دستگاه الکتریکی از حالت کالیبراسیون خود خارج شود. بنابراین دامنه ای که برای یک دستگاه الکتریکی انتخاب می شود باید مناسب باشد. معمولا حداکثر دامنه تولیدی دستگاه های سیگنال ژنراتور ۵ ولت می باشد.

شکل موج

سیگنال هایی موج سینوسی دارند که به صورت تک فرکانس تولید می شوند یا مدولاسیون آن ها اینگونه است. همانطور که می دانید در سیستم ها به موج هایی غیر از موجهای سینوسی برای اینکه بتوانیم پاسخ مدار را به ورودی های مختلف ببینیم نیز نیاز داریم. در این حالت با استفاده از فاکنشن ژنراتور می تونایم شکل موج هایی مانند مثلثی (برای بررسی ورودی شیب)، پالسی (برای بررسی ورودی پله) وسایر  شکل موج ها همچون سینوسی، دندانه اره ای، رمپی و… را به مدار اضافه کنیم. در دستگاه سیگنال زنراتور شکل موج های غیر سینوسی حذف شده اند زیرا این شکل موج ها فقطدر کاربری های پزوهشی کاربرد دارند. مدل های پیشرفته تر و بسیار گران تر سیگنال ژنراتور ها توانایی تولید تمامی شکل موجها را دارند و با برنامه ریزی که کاربر به دستگاه می دهند هر نوع شکل موجی حتی غیر از مثلثی، پالسی و سینوسی را تولید می کنند تجهیزات سیگنال ژنراتور های برداری یا VSG نام دارند.

به منظور حفظ امنیت سیستم ها معمولا اغلب سیگنال های مدوله شده دیجیتال از سیستم های کدگذاری استفاده میکنند . در این حالت پیغا های ارسال شده فقط برای گیرنده های خاصی قابل فهمیدن هستند. مفهوم کدینگ را می توان فرآیند تغییر ترتیب این صفر و یک ها تعریف نمود. در این حالت پیغام های ارسالی فقط برای گیرنده شناس و قابل دریافت هستند. زمانی کهاین عملیات به عکس انام شود یعنی در طرف گیرنده اتفاق بیفتد به آن دیکدینگ گفته می شود. به همین ترتیب فرآیند کدینگ در اغلب سیگنال ژنراتورهایی که از مدولاسیون های دیجیتال پشتیبانی می کنند تعبیه شده است تا با استفاه از سیستم های رایج کدینگ، سیگنال دیجیتال را ارسال کند.

تفاوت فانکشن ژنراتور با سیگنال ژنراتور

در واقع نام اصلی سیگنال ژنراتور، RF سیگنال ژنراتور است اما با حذف RF به این شکل در آمده است. این دستگاه همانطور که از نامش مشخص است برای تولید سیگنال ها در محدوده RF یا Radio Frequency و ماکروویو طراحی شده است. سیگنال ژنراتور فقط قابلیت تولید موج های سینوسی را دارند. این در حالیست که فانکشن ژنراتور می تواند انواع اشکال موج ها را تولید کند .تفاوت دیگری که بین این دو دستگاه وجود دارد این است که دامنه موج در سیگنال ژنراتور بسیار کمتر از فانکشن ژنراتور است. در نتیجه از 3 طریق می توان سیگنال ژنراتور و فانکشن ژنراتور را با یکدیگر مقایسه نمود.: میزان فرکانس ، دامنه  و شکل موج از کاربرد های این دستگاه میتوان به موارد زیر اشاره نمود.

به منظور تست کردن فرستنده ها، سیستم های WiFi، WiMAX، GPS، به جهت انتشار صدا و تصویر، مخابرات ماهواره ای و رادارها

فرکانس سیگنال ژنراتورهای rf برای محدوده چند کیلو هرتز تا 150MHz به بالا تعریف شده است .این محدوده ی فرکانسی برای سیگنال ژنراتورهای ماکروویو کمتر از 1MHz تا 20GHz می باشد. البته برخی از سیگنال ژنراتورها می توانند علاوه بر تولید سیگنال RF، به عنوان فانکشن ژنراتور هم مورد استفاده قرار گیرند