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随着科学技术的飞速发展,电子测量技术被广泛应用在电子、机械、医疗、测控及航天等各个领域,而电子测量技术要用到各种形式的高质量信号源,因此任意波形发生器的研制就具有非常重要的现实意义。
本文是基于DDS(Direct Digital Synthesis)技术来研制任意波形发生器。本文设计的任意波形发生器不仅可以产生正弦波、方波、三角波、Sa函数波、升降锯齿波、指数函数波、平方根函数波、对数函数波、半圆函数波等波形,而且能够产生用户自定义的任意波形,同时还能产生AM、FM、ASK、FSK、PSK等数字调制信号,这将在很大程度上满足研究和应用的需要。
本文首先对DDS的基本工作原理及输出波形特性进行了理论分析,通过增大有效波形存储容量、修改频率控制字以及引入抖动注入技术来改善合成信号频谱纯度。在分析DDS基本原理的基础上开发了任意波形发生器的硬件平台和软件平台。硬件平台采用MCU+FPGA+专用DDS芯片的系统设计方案,在硬件设计中以Cyclone系列FPGA芯片EP1C3T144C8为平台来构建任意波形发生器的DDS内核,并通过QUARTUSⅡ7.2软件仿真产生了常规波形和任意波形以及各种数字调制信号,通过仿真来验证设计的正确性,为任意波形发生器设计提供可靠的软核。STC89LE52RC作为整个系统的控制芯片,用来控制FPGA和AD9954产生任意波形。在软件设计中开发了下位机和上位机软件,可以使用键盘独立操作任意波形发生器产生波形,在PC机上用VC++开发了任意波形发生器软件,可以利用该软件来绘制任意波形和设置任意波形的参数,PC机通过串口与任意波形发生器进行通信从而产生任意波形。
通过严格的测试表明,本文设计的任意波形发生器的频率分辨率能达到0.03Hz,最高输出频率可达到50MHz,频率准确度≤0.005%,输出端接上50Ω的负载时,输出信号保持完好,性能指标满足了应用和设计的要求。
本文是基于DDS(Direct Digital Synthesis)技术来研制任意波形发生器。本文设计的任意波形发生器不仅可以产生正弦波、方波、三角波、Sa函数波、升降锯齿波、指数函数波、平方根函数波、对数函数波、半圆函数波等波形,而且能够产生用户自定义的任意波形,同时还能产生AM、FM、ASK、FSK、PSK等数字调制信号,这将在很大程度上满足研究和应用的需要。
本文首先对DDS的基本工作原理及输出波形特性进行了理论分析,通过增大有效波形存储容量、修改频率控制字以及引入抖动注入技术来改善合成信号频谱纯度。在分析DDS基本原理的基础上开发了任意波形发生器的硬件平台和软件平台。硬件平台采用MCU+FPGA+专用DDS芯片的系统设计方案,在硬件设计中以Cyclone系列FPGA芯片EP1C3T144C8为平台来构建任意波形发生器的DDS内核,并通过QUARTUSⅡ7.2软件仿真产生了常规波形和任意波形以及各种数字调制信号,通过仿真来验证设计的正确性,为任意波形发生器设计提供可靠的软核。STC89LE52RC作为整个系统的控制芯片,用来控制FPGA和AD9954产生任意波形。在软件设计中开发了下位机和上位机软件,可以使用键盘独立操作任意波形发生器产生波形,在PC机上用VC++开发了任意波形发生器软件,可以利用该软件来绘制任意波形和设置任意波形的参数,PC机通过串口与任意波形发生器进行通信从而产生任意波形。
通过严格的测试表明,本文设计的任意波形发生器的频率分辨率能达到0.03Hz,最高输出频率可达到50MHz,频率准确度≤0.005%,输出端接上50Ω的负载时,输出信号保持完好,性能指标满足了应用和设计的要求。