隨著科技和行業的進步，越來越多的專業用戶對波形發生器的頻率、波形和精度提出了更高的需求。函數發生器由于其架構靈活性的限制，逐漸不能滿足日益增長的需求。在這樣的背景下，任意波形發生器（AWG）作為一種新的儀器被設計和制造出來，來滿足用戶的需求。

背景知識

DG70000任意波形發生器共有四條輸出通道，它們共用了一個可調輸出時鐘。在可調輸出時鐘的驅動下，通過數模轉換器（DAC）將需要輸出的內容逐一呈現在端口上。每個通道都可以工作在兩種模式下，分為實數和復數模式。實數模式比較直接和簡單，用戶通過控制可變時鐘的頻率和波表的內容來精確控制輸出的波形。實數模式下，波表里面有什么，機器就輸出什么內容。

圖1 DG70000及其輸出通道

當任意波形發生器切換到復數模式時，波表也需要隨之變化。復數模式所對應的波表為復數波表，該波表實質上由兩個實數波表組成。見圖2，這兩個波表會被送入數字可控振蕩器進行數字域混頻并最終合成為一個信號。這個信號也會進入到數模轉換器并在可變時鐘的驅動下輸出波形。

圖2 任意波形發生器的復數模式實數

相較于實數模式，復數模式更為復雜和非直觀一些。復數模式的基礎為正交調制（IQ Modulation），這兩個實數波表就是復數模式的基帶內容，然后進入乘法器（混頻器）和加法器輸出最終信號。

圖3 正交調制

我們假設這兩個實數波表輸出的內容為i（t）和q（t）這兩個時域信號。將這兩個時域信號輸入IQ混頻器后獲得了公式1。最后將這兩個公式相加并化簡可以得到公式2。這也是最后運送到DAC進行輸出的信號。可以看出，IQ基帶信號能控制輸出信號的相位和幅度。而在頻域上，基帶的內容被整體搬移到了NCO頻率的附近。正是這種特性，賦予了復數模式極大的靈活性。

運用實踐

看到這里，有人可能會有疑惑：實數和復數模式下，波表最終都化作一個通向DAC的數字序列，那復數模式到底還有什么存在的意義？為什么不能用實數模式替代復數模式呢？

事實上，復數模式和實數模式最大的區別在于：數字可控振蕩器（NCO）和實時的計算過程。我們需要明確的是，無論是實數還是復數模式，DG70000的最大存儲深度是1.5Gpts，數據帶寬也是有限的。這些因素限制了實數模式的靈活性和信息載量。以下用兩個例子說明它們之間的區別：

例1特性對比

1.5Gpts的實數波表，DG70000最多可以以10GSa/s的DAC速率輸出。由于兩倍內插的存在，波表的有效輸出速率是5GSa/s。所以該波表的持續時間是0.3秒，覆蓋了DC-2GHz的模擬帶寬（第一奈奎斯特區域，Fs/2.5=2GHz，以下相同）。

當然用戶也可以犧牲帶寬來換取更高的持續時間，調小輸出速率即可。而1.5Gpts的復數波表，分為兩個750Mpts的實數波表，DG70000最多可以以12GSa/s的DAC速率輸出。此時，波表的有效輸出速率為3GSa/s，持續時間為0.5s。基帶帶寬為DC-1.2GHz。通過NCO搬移后最高輸出頻率可以達到5GHz。

圖4 最大輸出頻率下的實數和復數模式頻率范圍

可以發現是的，實數和復數模式的輸出速率雖然近似，但是由于NCO的存在，最高輸出頻率和輸出持續時間都優于實數模式。在頻域信號方面，復數模式更占優勢。而在復雜的寬帶時域信號方面，實數模式更占優勢，一個波表即涵蓋了所有的內容，而不需要進行各種計算。

例2 波表截斷