从信号生成到频谱分析一站打通，德思特AWG方案助力国内某信息工程高校搭建测试实训平台

一、如何搭建面向教学的信息测量实验平台？

在电子信息、通信工程及测控技术等专业的教学中，信号生成与频谱分析是理解电子测量原理的重要实验内容。如何让学生从理论学习走向实际操作，直观观察不同信号的波形与频谱特征，是高校实验教学平台建设的重要课题。

近期，德思特TS-AWG-5062 任意波形发生器应用于国内某高校信号测量实训系统建设项目。项目以任意波形发生器为信号激励设备，搭配 12 台德思特 TS-R5550 系列频谱分析仪，并结合功分器、计算机、服务器及配套教学软件，构建从信号生成、频谱测量到数据分析的完整测试平台。

 

二、高校信号测量实训项目痛点

在高校电子信息、通信工程及测控技术等专业的实验教学中，信号生成与频谱分析是重要的实践环节。但面对日益丰富的实验内容，传统实验平台在信号激励、频谱测量及系统集成方面，逐渐暴露出一些局限。

1.信号类型有限，复杂波形生成不够灵活

传统实验通常以正弦波、方波等基础信号为主，面对脉冲、复杂调制信号及自定义波形等实验内容时，信号生成能力和波形编辑灵活性可能不足。尤其在需要调整采样率、幅度分辨率及波形长度时，普通信号源难以兼顾多样化实验需求，限制了实验内容的拓展。

2.测量频段受限，多设备实验配置复杂

不同实验涉及的信号频率跨度较大，单一频段的频谱分析设备难以覆盖全部测试场景。同时，多工位教学需要配置多台测量仪器，若设备频率范围、测量带宽及控制方式缺乏统一规划，容易增加设备配置与实验组织的复杂度，也不利于开展多类型信号的对比测量。

3.仪器相对独立，测试与数据管理缺乏协同

信号生成、信号分配和频谱测量往往涉及多台不同类型的仪器。如果设备之间缺少统一的通信与控制机制，实验过程容易停留在单台仪器独立操作的层面，参数设置、数据采集和结果整理也需要较多人工参与。如何打通仪器控制、测量分析与数据管理环节，是建设综合性实训平台需要解决的问题。

 

三、德思特方案：搭建从信号生成到频谱分析的完整链路

针对上述需求，德思特方案采用 TS-AWG-5062 任意波形发生器作为信号激励设备，搭配 12 台TS-R5550 系列频谱分析仪，并结合功分器、计算机、服务器及配套教学软件，建设集信号输出、频谱测量、数据处理和实验管理于一体的教学系统。通过信号源与多台频谱分析仪的配合，学生能够在统一的实验平台中完成信号产生、频谱观测和测量结果分析等操作。系统主要由以下部分组成

1.信号生成设备：TS-AWG-5062 任意波形发生器，负责输出实验所需的标准波形和自定义信号。

2.频谱分析设备：共配置 12 台TS- R5550 系列频谱分析仪，包含 TS-R5550-408、TS-R5550-418、TS-R5550-427 三种型号，分别覆盖 9 kHz–8 GHz、9 kHz–18 GHz 和 9 kHz–27 GHz 的频率范围。R5550 系列还提供不同瞬时带宽配置，系列最高可达 100 MHz。

3.信号分配设备：功分器及配套射频线缆，完成信号分配与测试链路连接。

4.软件与计算平台：专用计算机、服务器及系统教学软件，实现仪器控制、数据采集、结果展示和实验管理。

系统工作流程：TS-AWG-5062 输出实验信号 → 功分器及测试链路分配 → TS-R5550系列频谱分析仪测量 → 系统软件及服务器完成数据处理与结果展示

 

四、测试系统应用：全方位融入教学实验

系统可围绕基础波形观察、射频信号测试、自定义波形分析及多频段测量等内容开展实验，将信号生成与频谱分析贯穿于完整的教学实践过程。

1.基础波形生成与频谱观察：通过 TS-AWG-5062 输出正弦波、方波、脉冲波、锯齿波等常见信号，再利用 TS-R5550 系列频谱分析仪观察其频谱特征。

TS-AWG-5062 采用 16 bit DAC 垂直分辨率，支持灵活调节输出信号的幅度、偏置和波形参数。学生可以通过改变信号参数，观察时域波形及频谱的变化。

例如，对比正弦波与方波的频谱表现，可以直观认识不同波形的频域组成，理解波形形状与谐波成分之间的关系，进一步掌握信号时域与频域之间的联系。

 

2.高速信号生成与射频测试：针对更高频率的信号测试，TS-AWG-5062 具备最高 6.16 GSa/s 采样率和 2 GHz 模拟带宽，能够满足高速波形生成需求。通过选配 RF Mode，可实现最高 12.32 GS/s 的采样率，并生成最高 6 GHz 的射频信号。

借助 RF Mode，实验内容可以从基础低频信号扩展至射频信号。学生能够通过AWG设置载波及信号参数，再利用 频谱分析仪观察信号频谱，了解载波频率、信号带宽及频谱分布等概念。

3.自定义波形生成与分析

除标准波形外，复杂信号及自定义波形也是数字信号处理实验的重要内容。

TS-AWG-5062 每通道可配置 2 G 或 4 G Samples 波形存储深度，具体取决于设备配置，能够存储较长的波形数据并按照设定采样率进行回放。同时，设备支持导入 MATLAB 等第三方软件生成的波形数据，为算法仿真与实际硬件测试之间建立连接。

学生可以利用 MATLAB 或 Waveform Editor 生成、编辑 Sinc 函数等自定义波形，再导入AWG输出，并通过频谱分析仪观察其频谱表现。

这一过程将软件仿真、波形生成与实际仪器测量结合起来，使学生能够完整体验从数字波形设计到硬件输出、再到频谱测量验证的过程。

4.多频段信号测量与设备应用

本项目配置的TS-R5550 系列提供多种瞬时带宽配置，最高可达 100 MHz。结合不同型号的频率覆盖能力，可以根据实验信号的频率特征选择相应设备，开展不同频段的信号测量与频谱分析。

通过不同频率范围和带宽条件下的测量对比，学生能够进一步理解频谱分析仪的关键技术指标及其对测量任务的影响，培养实际工程测试中的仪器选型与应用能力。

5.自动化测试与数据管理

在多设备协同应用方面，项目配套计算机、服务器及系统教学软件，为仪器控制、数据采集和实验管理提供统一平台。

软件可围绕仪器通信、测试执行、数据分析和结果展示等功能组织实验流程，结合仪器控制接口，实现设备参数配置、测量数据采集、结果可视化及数据保存。

通过软件平台与任意波形发生器和频谱分析仪的配合，实验可以从单台仪器操作扩展到多设备协同测试，为后续实验项目扩展和自动化教学应用提供基础。

 

五、方案优势：实验教学更贴近真实工程测试

✓ 理论与实践结合：将信号与系统、数字信号处理和电子测量等课程中的理论知识转化为可观察、可操作的实验内容。

✓ 信号激励更加灵活 ：德思特TS-AWG系列支持标准波形和自定义波形输出，便于根据教学目标设计不同实验任务。

✓ 多频段测量覆盖：德思特TS-R5550 型号覆盖不同频率范围，为多类型信号测量实验提供设备支持。

✓ 多设备实验环境：12 台频谱分析仪为多终端、多任务教学提供硬件基础。

✓ 系统集成与扩展：通过仪器控制接口和配套教学软件，为实验流程管理、数据处理及后续功能扩展提供支持。