任意波發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)

2 產(chǎn)生任意波形的電路設(shè)計(jì)
圖3表示了任意波形發(fā)生器的硬件原理框圖。對(duì)于正弦波、方波、三角波等普通波形，采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)，這是基于幅度和相位的映射關(guān)系，通過(guò)改變頻率控制字來(lái)改變相位累加器的步進(jìn)量，求和后的相位在固定采樣時(shí)鐘下取樣，得到同相位序列對(duì)應(yīng)的幅度序列，幅度序列再通過(guò)D／A轉(zhuǎn)換就可以得到模擬信號(hào)輸出。通過(guò)頻率控制字進(jìn)行相位累加來(lái)控制頻率，在相位和幅度的對(duì)應(yīng)關(guān)系中，通過(guò)改變存儲(chǔ)器中的波形數(shù)據(jù)就可以選擇各種波形(包括正弦波、三角波、鋸齒波等)。AM調(diào)制的過(guò)程在數(shù)學(xué)上可以描述為載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)在時(shí)域上的乘積，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中調(diào)幅深度可以表述為調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)幅度峰-峰值的相對(duì)大小，因此可以通過(guò)調(diào)整調(diào)制信號(hào)幅度的峰-峰值就可以控制調(diào)幅深度。FM調(diào)制的原理是基于調(diào)制信號(hào)幅度與載波信號(hào)頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此只需要把調(diào)制信號(hào)幅度疊加到載波信號(hào)的頻率控制字上，就可以實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中其頻偏是由調(diào)制信號(hào)幅度的峰-峰值決定。

對(duì)于較為復(fù)雜的波形，硬件電路由取樣時(shí)鐘發(fā)生器、尋址發(fā)生器、RAM存儲(chǔ)器、高速D／A、波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生軟件和數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口等組成。它的工作原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件將要產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)存入RAM存儲(chǔ)器中，然后通過(guò)尋址發(fā)生器改變RAM存儲(chǔ)器的地址，逐個(gè)掃描存儲(chǔ)器的地址直到RAM存儲(chǔ)的末段。每個(gè)地址對(duì)應(yīng)的波形數(shù)據(jù)被送入高速D／A，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)重建濾波后放大輸出。任意波信號(hào)產(chǎn)生的質(zhì)量由D／A采樣率、垂直分辨率、波形存儲(chǔ)深度、采樣時(shí)鐘信號(hào)質(zhì)量等多種因素決定，而且整體人機(jī)交互軟件的設(shè)計(jì)決定了使用的方便性和功能的完備性。

3 結(jié)束語(yǔ)
目前，任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì)是硬件模塊化、通用化、平臺(tái)化，利用軟件無(wú)線電來(lái)形成各種復(fù)雜調(diào)制信號(hào)。一方面在頻響、雜散、諧波、數(shù)據(jù)交換速度、連續(xù)轉(zhuǎn)換速率、動(dòng)態(tài)范圍等硬件指標(biāo)上更加精益求精；另一方面在數(shù)據(jù)編碼、數(shù)字濾波、FFT或IFFT變換、數(shù)字加噪、信號(hào)模擬、電平幅度、輸出方式等軟件處理方面更加集成，在統(tǒng)一軟件視窗中通過(guò)點(diǎn)選發(fā)生器就采用模塊化硬件和集成軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口的情況下，軟硬件可以分開來(lái)并行設(shè)計(jì)，使得AWG的研制更加專業(yè)化，以提高AWG的性能和指標(biāo)。