图4-27 为低碳钢压缩与拉伸时的σ-ε 曲线。进入强化阶段后，两曲线逐渐分离，压缩曲线上升。由此可见，低碳钢压缩时的一些性能指标，可通过拉伸试验测得，而不必做压缩试验了。脆性材料在压缩时的力学性能与拉伸时有较大差别。表4-2几种常用材料的力学性能思考现有低碳钢和铸铁两种材料，在如图4-29 所示的简易支架结构中，AB 杆选用铸铁，AC 杆选用低碳钢是否合理？......
2025-09-29
信号发生器的性能探究
【摘要】：正弦信号发生器是最普遍、应用最广泛的一种信号发生器，可用于任何线性双口网络的响应性能测试，且正弦信号容易产生。3）频率稳定度频率稳定度是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定的时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。有些信号发生器，并未完全按上述方法给出频率稳定度指标，有的以每小时的频率漂移来确定稳定度，有的则以天为时间单位来表示稳定度。
正弦信号发生器是最普遍、应用最广泛的一种信号发生器，可用于任何线性双口网络的响应性能测试，且正弦信号容易产生。下面就以正弦信号发生器为例，介绍信号发生器的几项重要性能指标。
通常用频率特性、输出特性和调制特性（俗称三大指标）来评价正弦信号发生器的性能。
1.频率特性
常用以下三项技术指标来描述信号发生器的频率特性。
1）频率范围
指信号发生器输出信号的频率范围，在该范围内各项指标应符合要求，还要求在输出频率范围内连续可调或分波段连续可调。例如，国产XD1型信号发生器输出信号频率范围为1 Hz～1 MHz，分为六个频段，为了保证有效频率范围连续，两相邻频段间有相互衔接的公共部分即频段重叠。
2）频率准确度
频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输出信号频率间的偏差，一般用相对误差表示。
式中 f′——仪器度盘或数字显示的频率；
fo——仪器实际输出频率。
频率准确度实际上是输出信号频率的工作误差，用度盘读数的信号发生器频率准确度约为±（1%～10%），而一些采用频率合成技术并带有数字显示的信号发生器，其输出频率具有基准频率（晶振）的准确度，若采用高稳定度的晶体振荡器作为基准频率，输出频率的准确度可达到10－8～10－9。
3）频率稳定度
频率稳定度是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定的时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。根据国家标准，频率稳定度又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。
频率短期稳定度是指：信号发生器经过规定的时间预热后，信号频率在任意15 min时间内所发生的最大变化，即
式中 f′——仪器度盘或数字显示的频率；
fo——仪器实际输出频率。
频率准确度实际上是输出信号频率的工作误差，用度盘读数的信号发生器频率准确度约为±（1%～10%），而一些采用频率合成技术并带有数字显示的信号发生器，其输出频率具有基准频率（晶振）的准确度，若采用高稳定度的晶体振荡器作为基准频率，输出频率的准确度可达到10－8～10－9。
3）频率稳定度
频率稳定度是指其他外界条件恒定不变的情况下，在规定的时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小。根据国家标准，频率稳定度又分为频率短期稳定度和频率长期稳定度。
频率短期稳定度是指：信号发生器经过规定的时间预热后，信号频率在任意15 min时间内所发生的最大变化，即
式中 fmax、fmin——任意15 min内输出信号频率的最大值、最小值。
频率长期稳定度定义为信号发生器经过规定的时间预热后，信号发生器在任意3 h内所发生的最大变化，其表达式仍可用式（5-2）表示。
有些信号发生器，并未完全按上述方法给出频率稳定度指标，有的以每小时的频率漂移来确定稳定度，有的则以天为时间单位来表示稳定度。
一般来说，通用信号发生器的频率稳定度为10－2～10－4，高精度、高稳定度信号发生器的频率稳定度应高于10－7，并且要求频率稳定度一般应比频率准确度高出1～2个数量级。
2.输出特性
信号发生器的输出特性主要包括输出信号的频谱纯度、输出电平及输出阻抗等。
1）输出信号的频谱纯度(https://www.chuimin.cn)
信号的频谱纯度是指输出信号的波形接近理想波形的程度。理想的信号发生器应输出一个理想的波形，但由于信号发生器内部存在非线性器件，会产生信号的谐波分量，造成非线性失真，用非线性失真系数γ来表示：
式中 fmax、fmin——任意15 min内输出信号频率的最大值、最小值。
频率长期稳定度定义为信号发生器经过规定的时间预热后，信号发生器在任意3 h内所发生的最大变化，其表达式仍可用式（5-2）表示。
有些信号发生器，并未完全按上述方法给出频率稳定度指标，有的以每小时的频率漂移来确定稳定度，有的则以天为时间单位来表示稳定度。
一般来说，通用信号发生器的频率稳定度为10－2～10－4，高精度、高稳定度信号发生器的频率稳定度应高于10－7，并且要求频率稳定度一般应比频率准确度高出1～2个数量级。
2.输出特性
信号发生器的输出特性主要包括输出信号的频谱纯度、输出电平及输出阻抗等。
1）输出信号的频谱纯度
信号的频谱纯度是指输出信号的波形接近理想波形的程度。理想的信号发生器应输出一个理想的波形，但由于信号发生器内部存在非线性器件，会产生信号的谐波分量，造成非线性失真，用非线性失真系数γ来表示：
式中，U1为输出信号基波幅值的有效值，U2、U3、…、Un为各次谐波分量的有效值。
2）输出电平
输出电平指输出信号幅度的有效范围。通过输出级衰减器调节，可使输出电平在最大、最小幅度范围内变化。输出幅度可用电压（V、mV，μV）或分贝（dB）来表示。
由于输出电平受到各种因素的影响，输出信号幅度也会发生一些变化，可用输出信号幅度稳定度及平坦度指标来表示。幅度稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，在规定时间间隔内输出信号幅度对预调幅度值的相对变化量。平坦度指分别由温度变化、电源波动、频率变动等引起的输出幅度变化量。人们往往主要关心输出幅度随频率的变化情况。
3）输出阻抗
信号发生器的输出阻抗视其类型不同而不同。低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为600 Ω（或1 kΩ），功率输出端的输出阻抗依输出匹配变压器的设计而定，通常有50 Ω、75 Ω、150 Ω、600 Ω 和5 kΩ等。高频信号发生器一般有50 Ω 或75 Ω。使用高频信号发生器时，要特别注意阻抗的匹配，否则信号将产生失真和衰减。
3.调制特性
高频信号发生器输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一种以上的已调制信号，多数情况下是调幅信号和调频信号。有些还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制；当调制信号由外部输入进行调制时，称为外调制。这种具有调制特性的信号发生器是测试无线电收、发设备时不可缺少的设备。例如，XFC-A型标准信号发生器，就具备内、外调幅和内、外调频功能，可分别产生调幅信号、调频信号。
式中，U1为输出信号基波幅值的有效值，U2、U3、…、Un为各次谐波分量的有效值。
2）输出电平
输出电平指输出信号幅度的有效范围。通过输出级衰减器调节，可使输出电平在最大、最小幅度范围内变化。输出幅度可用电压（V、mV，μV）或分贝（dB）来表示。
由于输出电平受到各种因素的影响，输出信号幅度也会发生一些变化，可用输出信号幅度稳定度及平坦度指标来表示。幅度稳定度定义为信号发生器经过规定的预热时间后，在规定时间间隔内输出信号幅度对预调幅度值的相对变化量。平坦度指分别由温度变化、电源波动、频率变动等引起的输出幅度变化量。人们往往主要关心输出幅度随频率的变化情况。
3）输出阻抗
信号发生器的输出阻抗视其类型不同而不同。低频信号发生器电压输出端的输出阻抗一般为600 Ω（或1 kΩ），功率输出端的输出阻抗依输出匹配变压器的设计而定，通常有50 Ω、75 Ω、150 Ω、600 Ω 和5 kΩ等。高频信号发生器一般有50 Ω 或75 Ω。使用高频信号发生器时，要特别注意阻抗的匹配，否则信号将产生失真和衰减。
3.调制特性
高频信号发生器输出正弦波的同时，一般还能输出一种或一种以上的已调制信号，多数情况下是调幅信号和调频信号。有些还带有调相和脉冲调制等功能。当调制信号由信号发生器内部产生时，称为内调制；当调制信号由外部输入进行调制时，称为外调制。这种具有调制特性的信号发生器是测试无线电收、发设备时不可缺少的设备。例如，XFC-A型标准信号发生器，就具备内、外调幅和内、外调频功能，可分别产生调幅信号、调频信号。
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