使用任意波形（或函数）发生器产生想要的任意信号

使用任意波形（或函数）发生器产生想要的任意信号

1.说明

本文主要记述，本人使用Tektronix（泰克）公司的  AFG3101 型号的任意函数发生器（Arbitrary Function Generator，AFG） 和AWG520型号的任意波形发生器 （Arbitrary Waveform Generator，AWG）的一些经验方法，如有不当，还请指出，谢谢！

2.生成任意波形

主要有两种方法生成，一是使用 Tektronix（泰克）提供的 ArbExpress 软件创建生成波形，二是使用Matlab，这里主要讲述如何将数据转换成任意波形（或函数）发生器支持的波形文件。

2.1 使用ArbExpress 软件创建生成波形

Tektronix（泰克）公司为信号发生器提供了波形和函数发生器软件，ArbExpress软件是Tektronix（泰克）公司提供的一款用于创建编辑和生成波形文件的软件，可到官网下载（ArbExpress），目前最新的是ArbExpress3.1，需要登录才能下载。此外，还需要安装Microsoft .NET Framework Version 1.1 或更高版本，软件才能运行，安装过程中会提示安装TekVISA ，是关于示波器的一款软件，根据需要决定是否安装。

注：ArbExpress软件的具体使用方法，在此并不介绍，请参见软件手册。

下图2-1显示如何使用Equation Editor 创建生成 频率为2MHz的正弦波的绝对值波形：

图 2-1  使用ArbExpress的Equation Editor生成

点击OK后， 生成下图2-2所示波形：

图2-2 生成的 abs(sin) 波形

这时候，还可以利用软件提供的波形编辑功能（旋转，相加，相乘，归一化等等）对波形进行操作，得到想要的波形。之后点击File -> Save as 选择保存文件类型，对于AFG选择 '.tfw'，对于AWG选择 ‘.wfm’ 。

当然如果已经连接仪器，还可以右击直接发送波形至信号发生器，如下图2-3所示：

图2-3 直接发送波形至仪器

2.2 使用Matlab产生波形

ArbExpress虽然提供了 公式 产生信号的功能，但用起来并不是很方便，实际上对于初学者很不方便，编译时只给出错误的行，不给原因，而且还有好多莫名其妙的错误，都不知道错误的原因，也许是本人没有深刻理解它的使用方法。

Matlab是一款功能强大的数值分析计算软件，其在科学研究与工程上的重要性在此不再重复。新建Matlab 脚本（Script）文件，输入下面的代码，生成abs(sin)信号：

t = 0:0.001:1;
t = t*(1e-6);
f = 1e6;% 1MHz
x = abs(sin(2*pi*f*t));
plot(t,x)
title('abs(sin),f=2 MHz,Number of Samples:1001')

结果如下图所示：

图2-4 Matlab 生成abs(sin)信号

但是如何将生成的数据传送给仪器呢？

ArbExpress 软件原本提供了，Matlab与仪器交互的方法，可是，按照该软件提供的方法，并不能实现，原因及自己提出的解决方法见第4小节：4. 将数据转换成仪器支持的文件格式。

3. 传送波形文件至信号发生器

Tektronix（泰克）公司为其信号发生器产品提供了多种交互方式，可以通过 GPIB，USB，LAN口等方式。下面主要介绍如何通过 USB 和 网线 连接 电脑（PC）及 仪器，以便将数据发送到仪器。其它方式，参见软件手册。

3.1 USB连接方式

以AFG3101为例，将USB接入AFG3101的后面板的USB的接口中，另一端插入电脑的USB口。

打开ArbExpress 软件，按下图3-1所示步骤连接仪器：

图3-1 使用USB连接仪器与PC机

然后定位到自己产生的波形文件（tfw格式）在PC机上的的位置，将文件直接拖拽至EMEM或USER1~USER4即可，如下图所示

图3-2 传送波形文件至任意函数发生器AFG3101

等待传送完成，仪器上变得到了你的波形，如下图所示：

图3-3 传送至信号发生器的波形

还可以直接在软件中直接调整波形参数，然后点击“Apply”即可更改。

也可以通过 图2-3 所示的方式 将波形文件发送至仪器。

3.2 网线连接方式

工具：交叉网线、PC机、信号发生器。

交叉网线不同于一般的网线，只是水晶头接法不一样。关于交叉网线的制作，自行搜索，也可参见：交叉网线制作图解。

下面以AWG520为例。

用交叉网线连接AWG520与PC机，接着设置PC机IPV4地址，由于比较简单，这里不进行介绍，这里设置IPV4地址为：192.168.0.1

然后在 仪器前面板 找到“Utility ”按钮，如下图红色圈1 所示：

图3-4 AWG520 前面板

然后按下图，按下Comm红色圈所对应的按钮，弹出下图所示界面，根据需要修改红色框中的IP地址（这里用图示默认值）：

图3-5 Comm界面

接着，按下 上图3-5 中 右侧 Execute Ping ... 所对应的按钮，进行 Ping测试，弹出如下界面：

图3-6 Ping 测试界面

在上图红色框中输入PC机IPV4地址，如上图所示，然后按下 OK对应的按钮，进行 测试，如果 提示：“...... is alive” ，则表明连接正常。

当然也可以在PC机中打开 DOS 界面，输入：ping 192.168.0.2 进行测试。

测试成功后，打开ArbExpress 软件，点击：File Transfer & Control，然后右击下图3-7中的AWG Ethernet，选择Set IP Address，在弹出的对话框地址栏中输入仪器的IPV4地址，192.168.0.2。然后点击Connect，然而，却不能连接，会弹出错误提示窗口。

最后发现，原来是地址填错了，是的，正确的应该是：192.168.000.002，如下图3-7所示，哦，我晕

图3-7 使用网线连接仪器并传输波形文件

连接上后，按上图，把波形文件（如上图中的 sinc.wfm）拖拽到仪器中即可把文件传输到AWG520。

下面还需要在AWG520上选择加载波形。

首先，按下仪器前面板上的 Setup 按钮（图3-4 中红色圈2），然后，按下屏幕右下角的AWG 对应的按钮，在按下右侧Load 对应按钮，在弹出的界面中，选择波形文件，如下图中的 sinc.wfm，然后，按下 OK 即可。

图3-8 选择波形文件

加载后的波形如下图3-9 所示：

图3-9 自己创建的sinc 波形

下面讲述如何将，数据转换成，ArbExpress支持的波形文件。

4. 将数据转换成波形文件

虽然可以很方便的用Matlab产生想要的任意波形数据，但并不能直接传送给仪器，除非，使用ArbExpress提供的Matlab工具，找到你的ArbExpress安装路径，进入Tools下的Matlab文件夹（如 E:\Program Files (x86)\Tektronix\ArbExpress\Tools\Matlab），将此路径添加进 Matlab的搜索路径 ，或设置为Matlab的当前工作路径。然后在Matlab中建立脚本文件，举例如下：

% example of connect to AFG3101 with USB

%% New Session

[ SessionID , StatusMsg ] = NewSession ('USB::0x0699::0x0342::C021173::INSTR', 'USB');


%% Generate waveform
t = 0:0.001:1;
t = t*(1e-6);
f = 1e6;% 1MHz
x = abs(sin(2*pi*f*t));
plot(t,x)
title('abs(sin),f=2 MHz,Number of Samples:1001')

 
 %% Send Data
 Data = x;
 [Status,StatusMsg] = SendWfm (SessionID, 'example.wfm', Data, 1001);

 %% Close Session
 CloseSession(SessionID) ;

 

但实验中，会提示错误下图所示错误：

图4-1 Matlab错误提示

但是，在Tools\Matlab下可以找到 matarb.dll 和matarb.mexw32 文件，如下图所示：

图4-2 ArbExpress 提供的Matlab 工具

可以看出matarb.mexw32文件为32位版本，而本人所用Matlab为64位版本，于是重新安装32位版本的Matlab。

-------------待补充

应该是版本不兼容的问题。根据手册说明，Matlab版本应该为6的，以上的需要重新编译。本人在XP系统上安装了Matlab6.5 测试，仍然报错。而该工具没有提供源代码文件（虽然手册中说有），无法重新编译生成新的文件，无奈之下，放弃了这种方法。如有知道如何解决这个问题的大牛，还请指出解决方法，非常感谢！

于是乎，想到能否通过数据格式转换，将数据转换成ArbExpress支持的文件。

后来，发现ArbExpress，支持csv 和 txt文件，于是，将波形文件保存成csv文件，用记事本打开后，如下图，所示：

图4-3 一种csv格式

很容易可以看出规律，数据 第一列为 时刻，第二列为信号值。于是乎想到，将数据保存成类似的格式，然后导入ArbExpress中，再保存成其它格式的文件，一试，再试，屡试不爽

如可以在用于生成波形的Matlab文件中加入：signal = [t' x'];  save signal.txt -ascii signal         如下面的Matlab代码中红色加粗部分所示：

t = 0:0.001:1;
t = t*(1e-6);
f = 1e6;% 1MHz
x = abs(sin(2*pi*f*t));
plot(t,x)
title('abs(sin),f=2 MHz,Number of Samples:1001')

% Save to txt
signal = [t' x'];
save signal.txt -ascii signal

然后在ArbExpress 中打开signal.txt 文件，弹出下图对话框，按图中所示操作：

图4-4 打开txt文件，选择格式

之后，可以看到波形，如下图所示

图4-5 signal.txt 中的波形

然后 Flie -> Save as，保存成你想要的文件即可，当然，在保存之前，你还可以对波形进行修改。

如有更好的方法，欢迎交流！谢谢！