论文部分内容阅读
任意波信号发生器是现代电子测量中广泛应用的通用测试仪器,不仅能输出常规波形,还可以输出正弦调制波形及自定义波形。本论文基于直接数字频率合成(DDS)技术完成了一款PXI模块化任意波信号发生器硬件设计,具有高分辨率、低相位噪声、频率切换速度快、相位连续等优点。本论文依托实际项目,以NI公司PXIe-1075机箱和PXIe-8135实时控制器为上位机,基于Xilinx公司Virtex-5 XC5VLX110T FPGA和MAXIM公司MAX5888A DAC硬件结构完成了任意波信号发生器下位机板卡的设计工作:1.研究了任意波信号发生器的技术发展现状,分析了现有的任意波信号发生器硬件架构,确定了“FPGA+DAC+信号调理电路”的硬件设计总体方案。2.根据硬件总体方案,在PXIe 3U板卡机械标准的仪器化小型化设计限制下,从性能指标和功能集成性出发,完成各模块设计。3.完成了重要器件选型和单元电路设计,提出了差分器件构建整个信号链路的设计思路,论证了差分信号携带直流信息偏置方案的可行性。4.完成了输出波形信号频率可控、幅度可控的设计,波形频率分辨率能达到10mHz,幅度分辨率能达到10mV。5.对10mV~50mV小信号波形质量、整板信号噪声的改善做了特殊处理。包括小信号支路的特殊方案设计,滤波器设计,信号通路阻抗匹配设计、信号完整性仿真、电源完整性仿真等。6.完成了任意波信号发生器的的硬件调试和样机测试,主要包括搭建测试环境,完成模块化测试,上下位机联调,验证设计的合理性。硬件测试结果表明,本论文设计的PXIe单槽3U双通道任意波形发生器采样率为200MSPS,垂直分辨率16位,存储深度1Mb。整板噪声控制在2mV以内,功耗控制在15W以内。系统达到的指标包括且不只于:信号输出幅度范围为10mVpp~10Vpp;幅度分辨率10mV,频率分辨率10mHz;正弦最高输出频率40MHz,三角、方波、斜波最高输出频率5MHz,任意波最高输出频率10MHz;输出的AM、FM、PSK、FSK、SWEEP波形幅度、相位、频率均可调。测试结果表明,波形指标满足设计要求。