应用笔记

Moku:Go 的任意波形发生器

使用 MATLAB 生成调制的任意波形

2021 年 4 月 19 日

任意波形发生器用于为被测设备（例如检测器和通信设备）输出特定的激励信号。在本应用说明中，我们提供了一个教程，介绍如何使用 Moku:Go 的任意波形发生器和 MATLAB 生成两个具有脉冲和突发调制的任意波形。

本说明随附的 MATLAB 脚本和文本文件可从 Liquid Instruments 网站下载。

Moku:Go

Moku:Go 在一台高性能设备中结合了 14 多种实验室仪器，具有 2 个模拟输入、2 个模拟输出、16 个数字 I/O 引脚和可选的集成电源。

任意波形发生器

检测器和通信设备通常使用高度任意的信号，而不是标准的正弦波和方波。因此，表征此类设备需要一个任意波形发生器 (AWG)，它可以输出用户定义的波形来模拟被测设备的特定信号。波形可以基于数学公式或来自预先记录的数据。例如，为了测试地震探测器，工程师可以生成预先记录的地震信号并分析探测器的响应并相应地改进探测器设计。

Moku:Go 的任意波形发生器可以以高达 65,536 MSa/s 的采样率生成多达 125 个点的自定义波形。波形可以从文件中加载，或作为最多 32 段的分段数学函数输入，以生成真正的任意波形。

除了生成用户定义波形的能力外，Moku:Go 的 AWG 还具有两种调制模式：脉冲和突发。脉冲调制以更慢的速率重复信号并允许信号
在周期之间保持设定电压。脉冲模式用于模拟低占空比重复事件，例如发射信号并测量返回信号的雷达探测器。一旦满足触发条件，突发模式就会生成输出。这可以是粒子计数器的脉冲响应或数字通信设备的响应。因此，信号调制使 AWG 能够用于更广泛的应用。

在本说明中，我们将利用 MATLAB 的 Moku 应用程序编程接口 (API) 从 Moku:Go 生成两个不同的波形，并使用 Windows Moku:Go 应用程序测量另一个 Moku:Go 的输出信号。我们将演示如何从文本文件加载信号以及如何根据数学公式生成信号。然后，我们将对每个信号应用脉冲调制和突发调制。

此说明附有示例脚本 AWG_appnote.m 和包含自定义的文本文件
波形 sq_wave.txt 可在 https://download.liquidinstruments.com/documentation/app-note/referencefiles/Using_AWG_with_Moku_Go_Supporting_Files.zip

还请确保在运行示例脚本之前安装了 Moku-MATLAB 工具箱，该工具箱可以从以下网址下载：

https://www.liquidinstruments.com/resources/software-utilities/matlab-api/.

生成自定义波形

在本节中，我们将使用 Moku:Go 的 AWG 生成两个波形。这两种波形如图 1 所示：方波和线性调频信号。

方波是一个包含 1000 个元素的数组，从附带的文本文件 sq_wave.txt 加载。这不仅是为了演示如何从文件加载自定义波形，也是为了展示可用于 Moku:Go AWG 的示例波形定义文件，因为同一文件也可用于 Windows 和 Mac 应用程序。

第二个波形也是一个包含 1000 个元素的数组，使用以下等式生成：

y = sin[2π(50t²)]

哪里 t 是从 1000 到 0 均匀分布的 1 个元素的数组。Moku:Go AWG 只需要电压值来形成其查找表， t 仅用于计算 y 值并生成图 1 中的图。

数字 1: 示例波形的 MATLAB 图

一旦将任意波形加载到查找表中，我们就可以将它们部署到 Moku:Go 并开始生成信号。

在 AWG_appnote.m 的第 30 行使用以下 MATLAB 命令通过其 IP 地址建立与 Moku:Go 的连接。

m = MokuArbitraryWaveformGenerator(ip, true);

更换 ip 使用 Moku:Go 的 IP 地址连接到设备。

然后使用设置输出波形 generate_waveform 命令，它按顺序接收五个必需参数：通道、采样率、查找表数据、频率和振幅。例如，输出通道 1 在第 39 行设置如下：

m.generate_waveform(1, "Auto", square_wave, le3, 1);

这意味着通道 1 将使用自动分配的采样率生成信号 square_wave 查找表。该信号将具有 1kHz 的频率和 1V 的幅度_pp.

图2： Moku:Go 测量硬件设置

为了确认 AWG 的输出信号与图 1 中的波形相匹配，我们设置了另一个 Moku:Go，使用 Windows 应用程序界面运行示波器仪器。在图 2 中，顶部的 Moku:Go 正在运行示波器仪器，而底部的 Moku:Go 正在运行 AWG 仪器。运行 AWG 的 Moku:Go 的输出连接到运行示波器的 Moku:Go 的输入。

图3： Moku:Go 示波器测量从 MATLAB 示例脚本生成的 AWG 输出。

捕获的信号如图 3 所示，与图 1 中的波形相匹配。示波器的通道 1 测量频率预期为 1kHz（实际测量为 998.4 Hz）。这一点也可以用光标来证实，这里方波1个周期的周期是1ms。两个通道的振幅均为 1V_pp 正如预期的那样（通道 0.9998 的实际测量值为 1V，通道 1.009 的实际测量值为 2V）。