随着科学技术的飞速发展,许多领域对被测信号的特性提出了新的要求。研发高性能的信号发生器已成为各国竞争的热点。目前高性能的信号发生器普遍存在价格昂贵、结构复杂、后期难以维护等问题。针对这些缺陷,设计人员利用不同方式进行改进和优化。本文采用现场可编程门阵列(FPGA)技术和MATLAB软件设计了一款基于直接数字合成技术(DDS)的高速任意信号发生器。本设计依托企业实际需求对信号发生器结构、信号测量方式以及结果分析进行大量研究和实验。结果表明,该信号发生器具有高转换率、高传输速率、低延迟及可产生任意信号的特性。主要工作内容如下:(1)根据信号发生器的技术现状并结合成本因素,提出了一种利用FPGA技术和MATLAB软件相结合的实现方案。本设计采用系统时钟为100MHz,高速DAC可实现转换速率达50MSPS。该信号发生器频率分辨率为23.28mHz,使用七阶巴特沃斯滤波器截至频率为40MHz。利用5KΩ的电位器和2片145MHz带宽运算放大器,实现可调电压范围OVpp～1OVpp。可输出正弦波、方波、三角波和锯齿波等常规波形,最高频率390KHz,波形失真率小于1.5%。可输出参数可控的模拟调制波和数字调制波。(2)采用USB3.0+FPGA+DAC的硬件设计架构。USB3.0接口用于传输MATLAB产生的数据信息至FPGA硬件系统中,其最高传输速率可达5Gb/s。USB3.0控制芯片与FPGA数据传输速率可达3200Mb/s。FPGA芯片用于实现硬件驱动和数据处理功能,包括了 USB3.0通信模块、DDS模块、高速DAC驱动模块以及数据读写控制模块。(3)利用MATLAB软件产生各种信号类型并配置与FPGA的串口通信。其自带的通信工具箱函数可实现多种类型信号。(4)利用示波器观测目标信号的波形,测量信号参数。分析不同采样点下的波形失真度,判断产生信号的波形质量,确定最小采样点。本文设计的高速信号发生器具有体积小、重量轻、易于维护等优点。既可用于电子仪器测试和检修,又可作为教学仪器提供特定信号,具有较高的使用价值。