在进行信号的FFT分析之前，需先设置好合适的被测时域波形。然后按下MATH MENU按钮，在“操作”项中选FFT，“信源”选信号的输入通道，“视窗”选Hanning，要知道某一频率分量是多少，请将其谱线移到坐标纵轴的中心刻度线处对准，则其频率值会在屏幕右上方的Pos:位置显示。为了看清各谐波分量的谱线，可以通过“FFT缩放”进行适当放大。要返回时域状态，再按一下MATH MENU按钮即可。
实验内容：从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为10kHz，幅值为5Vpp的正弦波信号，输入到数字示波器的CH1上，数字示波器CH1的垂直分辨率设为1V/格，水平扫描速度设为100μs/格，让波形在屏幕上稳定显示；然后切换到FFT频谱显示界面，“视窗”选Hanning，“FFT缩放”选X5，此时可以看到屏幕只有一根明显的谱线，通过调节示波器“水平位置”旋钮，把谱线移到中心刻度线处查看其频率值，同时查看其它相关参数，最后记录正弦波信号的FFT谱线图。
把正弦波信号分别改为方波和锯齿波，所有参数设置不变，观察方波和锯齿波的FFT频谱情况，记录方波和锯齿波的FFT谱线图，说明方波和锯齿波各次谐波的频谱特征。
任意改动信号参数设置，自由观察 FFT频谱的变化情况。
六、思考题
1．使用模拟示波器，从具体观测的情况来说，要想获得一个正常合适稳定显示的波形
需要具备哪些条件？
2．用本实验所用的CS-4135A模拟示波器观测一个频率为5Hz的正弦信号时，如果要
求稳定显示一个以上的完整周期波形，会出现什么现象？为什么？从仪器操作上能不能消除这种现象？你认为从技术上能如何改善显示效果？ 3．总结本实验中你对触发电平的操作体会，说说触发电平是如何帮助波形的稳定显示。 4．说明TDS1002B数字示波器60MHz带宽这一指标的含义。 4．总结模拟示波器和数字示波器各自的优缺点。
5．查阅更多关于探头的资料，体会探头在示波器测量中的重要性。
6．查阅相关资讯，了解示波器的最新技术进展，列出几个世界著名的示波器生产商名字。
七、实验报告要求
1．写明实验目的。 2．简单概括实验原理。 3．写明实验所用仪器设备。
4．整理实验数据和波形，回答实验内容中提出的有关问题，分析实验结果。 5．完成思考题。
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实验二 信号发生器性能测试和应用
一、实验目的和要求
1．了解信号发生器产生波形的基本原理。
2．熟悉实验所用低频、高频和DDS函数信号发生器的性能参数，熟练掌握实验所用信号发生器的使用，重点掌握DG1022双通道函数/任意波形发生器的使用。
3．检测低频、高频和函数信号发生器所输出的几种典型周期信号的幅频特性，分析并比较它们的性能，总结不同信号发生器的使用特点。
4．认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的有关问题，并按时提交实验报告。
二、预习要求
1．复习好教材《电子测量与仪器》第三章信号发生器的理论知识，了解信号源的分类，熟悉信号波形的产生原理。
2．参照实验仪器使用说明书，预先了解实验仪器的性能指标及熟悉实验仪器各旋钮、开关的作用。
3．详细阅读实验指导书，作好测试记录和绘制波形的准备。
三、实验原理及仪器介绍
信号发生器用途主要是：提供激励信号、信号仿真和用作标准信号源，可以按照频率范围、输出波形、性能指标以及用途、调制类型、频率调节方式等进行分类。信号源的主要组成部分包括：主振器、缓冲放大、调制、输出级以及电源等，正弦信号的性能指标主要包括频率特性、输出特性以及调制特性。由于正弦信号是分析线性系统频域特性的一种最基本的信号，而且也是最容易产生、描述和广泛应用的载波信号，因此正弦信号发生器具有特殊地位，它包括低频信号发生器和高频信号发生器。
脉冲信号发生器是专门用于产生脉冲波形的信号源，而函数发生器可以产生多种波形，如正弦波、三角波、方波和锯齿波等。正弦信号也可以通过频率合成的方式产生，频率合成是由一个或多个高稳定的基准频率，通过基本的代数运算得到一系列所需的频率。锁相频率合成技术是一种最常用的频率合成技术，锁相环实际上是一个负反馈相位控制系统，通过相位比较实现频率的锁定。锁相频率合成可以实现小步进，但切换时间长，而直接数字合成（DDS）可以在实现小步进的同时实现频率的快速切换，但它具有频率上限低、杂散较大等缺点。将几种频率合成技术综合应用，可以取长补短，同时实现快捷变，小步进及较高的频率上限。
信号源的组成结构如下图所示：
主振器 缓冲 调制 输出 输出 电 源 监测
图2－1 信号发生器结构框图
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1．低频信号发生器
低频信号发生器频率范围一般为20Hz～1MHz，故又称音频信号发生器。 主振级 缓冲 放大 电平 控制 功率 放大 衰减器 阻抗 变换 输出
波段 调节 频率 细调 电平调节 电平指示 图2-2 低频信号发生器组成原理
主振级一般采用RC正弦振荡器，其每一分波段的频率覆盖系数通常为10。因此要覆盖较宽的频率范围，需要多个分波段。 2．高频信号发生器
高频信号发生器输出频率范围一般在300KHz～1GHz，稳定度一般优于10/15分，输出电压在0.1μV～1V左右，输出阻抗为标准的50Ω（或75Ω）。
主振级 缓冲 调制级 输出级 输出 外调制输入 波段 频率 选择 监测器 细调 调制振荡器 图2－3 高频信号发生器原理框图
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3．函数发生器
函数发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形的信号发生器。 函数发生器一般以某种波形为第一波形，然后在该波形基础上转换导出其它波形。
函数发生器的典型原理框图如下图所示。 比较器 正恒 三角波 流源 外部缓冲器 函数 率频率控 频 制网络 控制选择 及其 积分电路 正弦波形 输出放输出滤 负恒 它波 综合及缓冲 大 波 输出 流源 形产生 方波 直流补偿 缓冲器 图2－4 函数发生器基本组成原理
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4．DG1022双通道函数/任意波形发生器简介
DG1022双通道函数/任意波形发生器使用直接数字合成（DDS）技术，可生成稳定、精确、纯净和低失真的正弦信号。它还能提供5MHz、具有快速上升沿和下降沿的方波。另外还具有高精度、宽频带的频率测量功能。DG1022实现了易用性、优异的技术指标及众多功能特性的完美结合，可帮助用户更快地完成工作任务。 DG1022双通道函数/任意波形发生器向用户提供简单而功能明晰的前面板。人性化的键盘布局和指示以及丰富的接口，直观的图形用户操作界面，内置的提示和上下文帮助系统极大地简化了复杂的操作过程，用户不必花大量的时间去学习和熟悉信号发生器的操作，即可熟练使用。内部AM、FM、PM、FSK调制功能使仪器能够方便的调制波形，而无需单独的调制源。 性能特点：
??DDS直接数字合成技术，得到精确、稳定、低失真的输出信号； ??双通道输出，可实现通道耦合，通道复制；
??输出5种基本波形，包括正弦波、方波、锯齿波、脉冲波、噪声波，内置48种任意波形； ??可编辑输出14-bit、4k点的用户自定义任意波形； ??100MSa/s采样率；
??频率特性：
正弦波：1μHz 到 20MHz； 方 波：1μHz 到 5MHz； 锯齿波：1μHz 到 150kHz； 脉冲波：500μHz 到 3MHz； 白噪声：5MHz带宽 (-3dB) ；任意波形：1μHz 到 5MHz； ??幅度范围（CH1）：
2mVPP ～ 10VPP （50?） 4mVPP ～ 20VPP （高阻） ??具有丰富的调制功能，输出各种调制波形：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）、二进制频移键控（FSK）、线性和对数扫描（Sweep）及脉冲串（Burst）模式； ??丰富的输入输出：外接调制源，外接基准10MHz时钟源，外触发输入，波形输出，数字同步信号输出；
??高精度、宽频带频率计：
测量功能：频率、周期、占空比、正/负脉冲宽度 频率范围：100mHz ～ 200MHz （单通道） ???支持即插即用USB存储设备，并可通过USB存储设备存储、读取波形配置参数及用户自定义任意波形，以及进行软件升级； ??标准配置接口：USB Host&Device；
??与DS1000系列示波器无缝对接，直接获取示波器中存储的波形并无损地重现； ??可连接和控制PA1011功率放大器，将信号放大后输出； ??图形化界面可以对信号设置进行可视化验证； ??中英文嵌入式帮助系统； ??支持中英文输入。
5．DG1022双通道函数/任意波形发生器的用户界面
DG1022具有简洁而功能明晰的前面板，操作非常方便，人机界面友好。如图2-5所示，前面板上包括各种功能按键、旋钮及菜单软键，我们可以进入不同的功能菜单或直接获得特定的功能应用。
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图2-5 DG1022双通道函数/任意波形发生器前面板
DG1022双通道函数/任意波形发生器提供了3种界面显示模式：单通道常规模式、单通道图形模式及双通道常规模式。这3种显示模式可通过前面板左侧的 View 按键切换。我们可通过
来切换活动通道，以便于设定每通道的参数及观察、比较波形。
图 2-6 单通道常规显示模式
图 2-7 单通道图形显示模式
图 2-8 双通道常规显示模式
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