任意波形發(fā)生器（Arbitrary Waveform Generator, 以下簡(jiǎn)稱“AWG”）是從信號(hào)發(fā)生器演進(jìn)過(guò)來(lái)的一款信號(hào)源。1988年是德科技推出了第一款數(shù)字架構(gòu)的模擬帶寬50MHz的AWG HP8770A。
經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，AWG 早已經(jīng)成了各大應(yīng)用領(lǐng)域必不可少的信號(hào)源！是德科技也已擁有了一系列AWG產(chǎn)品。
特意高亮了兩款A(yù)WG， M8199B 和M8198A ，是我們的最近的新品AWG，它們分別是高采樣率和深存儲(chǔ)的代表。
今天這篇輕科普文章，就帶大家了解什么是AWG，它的應(yīng)用場(chǎng)景以及和信號(hào)發(fā)生器的區(qū)別吧。
AWG的基本架構(gòu)及指標(biāo)解析
1.1 基本架構(gòu) 為了更好地理解使用AWG，讓我們來(lái)看看它的基本架構(gòu)——它與傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器有很大的不同。
對(duì)了，在運(yùn)行期間，采樣時(shí)鐘發(fā)生器的頻率通常不會(huì)改變（除非有特殊需求）。如果需要產(chǎn)生不同的輸出頻率，可以通過(guò)使用不同的波形文件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是改變采樣時(shí)鐘振蕩器。
當(dāng)然，我們從圖2中看到，AWG通常有多個(gè)通道，且能通過(guò)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)更多通道。多通道AWG系統(tǒng)會(huì)將同一個(gè)采樣時(shí)鐘級(jí)聯(lián)到不同板卡和機(jī)箱中，以實(shí)現(xiàn)多通道信號(hào)的同時(shí)啟停以及信號(hào)相參。
1.2 指標(biāo)解析
2. AWG的主要應(yīng)用場(chǎng)景
在左側(cè)紅色區(qū)域展示了對(duì)信號(hào)帶寬的需求。其中比較普遍的應(yīng)用——高速數(shù)字應(yīng)用，常見(jiàn)的如NRZ、PAM4信號(hào)，400GE/200GE/50GE三種標(biāo)準(zhǔn)中都采用了26.5625 GBaud或者 53.125 GBaud PAM4調(diào)制技術(shù)。又如目前比較熱門(mén)的太赫茲（THz）及6G預(yù)研都需要產(chǎn)生一個(gè)超大帶寬的基帶信號(hào)。此外還有一些商業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如HDMI，以及一些常用接口，如MIPI D-PHY等。在右側(cè)藍(lán)色區(qū)域展示了對(duì)深動(dòng)態(tài)范圍的需求，這些需求通常都針對(duì)RF、衛(wèi)星通信、PA/LNA、5G及新調(diào)制信號(hào)這類的應(yīng)用。例如在測(cè)試WIFI或5G NR通信信號(hào)時(shí)，我們需要產(chǎn)生幾百兆赫或千兆赫的調(diào)制信號(hào)。同時(shí)還要求在生成大功率信號(hào)的情況下提供盡可能小的儀表底噪和優(yōu)秀的小信號(hào)質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)態(tài)范圍。
3. AWG 和其他信號(hào)發(fā)生器的差別
這邊列舉了不同種類的信號(hào)發(fā)生器，如脈沖發(fā)生器、BERT，函數(shù)發(fā)生器或噪聲源。這些信號(hào)發(fā)生器都是為了在某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域制造純信號(hào)而設(shè)計(jì)的。
3.1 信號(hào)源 VS AWG
首先是信號(hào)源，對(duì)比信號(hào)源，AWG可以有更寬的調(diào)制帶寬。大多數(shù)信號(hào)源的問(wèn)題是它們矢量調(diào)制帶寬通常只有幾十MHz或者幾百M(fèi)Hz，要很好很昂貴的矢量源才能到2GHz，4GHz甚至5GHz。任意波形發(fā)生器的帶寬通?？梢哉J(rèn)為是最高采樣率的一半，所以頻譜要比普通矢量源寬得多。同時(shí)AWG也可以很輕易地通過(guò)編寫(xiě)波形文件來(lái)產(chǎn)生多個(gè)載波，而不需要有多個(gè)實(shí)際的信號(hào)源或信號(hào)發(fā)生器。但AWG與經(jīng)典的信號(hào)源相比也有劣勢(shì)，AWG沒(méi)有那么好的動(dòng)態(tài)范圍。AWG的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍SFDR會(huì)比矢量源稍差。
3.2 噪聲源 VS AWG 噪聲源產(chǎn)生噪聲來(lái)模擬隨機(jī)抖動(dòng)或幅度噪聲。而AWG可以做更復(fù)雜，更靈活的信號(hào)。你可以做出不同的形狀，用不同的帶寬的噪聲。但最大的問(wèn)題是，因?yàn)锳WG的memory是固定的，所以AWG產(chǎn)生的信號(hào)實(shí)際上并不是隨機(jī)的。換句話說(shuō)，內(nèi)存深度決定了AWG產(chǎn)生的噪聲的隨機(jī)性。 3.3 函數(shù)發(fā)生器VS AWG 對(duì)于函數(shù)發(fā)生器來(lái)說(shuō)，AWG的優(yōu)點(diǎn)是功能更多更全面，性能更強(qiáng)大，但是對(duì)于相同的帶寬，AWG通常更昂貴。但AWG沒(méi)有屏幕，通常需要連接顯示器、鼠標(biāo)等其他外設(shè)，而函數(shù)發(fā)生器可以在前面板上使用按調(diào)出預(yù)定義的波形，并創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)波形等。 3.4 BERT VS AWG 相比于BERT，AWG提供了更多的靈活性，例如可變上升時(shí)間，多級(jí)信號(hào)，預(yù)失真，但不能做到真正的RJ。
