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任意波形发生器的设计
资料介绍
信号源作为一种基本的电子设备,在通信、测量、科研及教学领域有着广泛的应用。传统的模拟信号源输出波形有限,且输出频率和幅度不稳定。随着直接频率合成技术(DDS)的发展,市面上出现了用专用DDS芯片实现的信号源,其频率分辨率和幅度精度高,但输出波形单一。采用FPGA与高速DAC相结合实现的DDS与专用的DDS源相比,最大的特点是可以由用户随时更新波形数据,从而实现任意波形输出。不同类型任意波形在现代电子通信领域的应用越来越广泛,因而任意波形发生器需求量也越来越大。
本项研究的主要工作是设计实现这种可输出任意波形的DDS模块,并通过高速ARM单片机来传递用户对DDS模块的控制信息,从而实现了一个双通道的任意波形发生器。本设计的独特之处在于用单片机动态配置FPGA,在节约硬件成本的同时增强系统保密性;充分利用FPGA的高速数字信号处理特性,实现了AM、FM、ASK、PSK等各种数字调制;通过FPGA控制外部串行DA,为高速DAC提供参考电压,从而实现输出幅度的精细调节。
论文在综述任意波形发生器发展现状的基础上,提出了任意波形发生器的设计方案。以该设计方案为基础,介绍了系统硬件电路的设计,并对高速信号进行信号完整性分析。在硬件电路的基础上,重点介绍了FPGA的内部逻辑设计、DDS功能以及各种数字调制的实现方法。最后,根据系统的测试报告,表明该系统达到设计要求。
本设计实现了一个频率分辨率为1uHz、频率范围为1uHz到20MHz、幅度范围为2mVp-p到20Vp-p的双通道任意波形发生器,可输出32种固定波形和2种用户自定义波形,每一种波形均可进行各种数字调制。
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