基于FOGA的函数信号发射器的设计与实现（1）

      
      波形发射器已成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。直接数字频率合成（DDS）是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足生产任意波形的要求。由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度，高速度，可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。
       本文首先介绍了函数波形发生器的研究背景和DDS的理论。然后详尽地叙述了用FPGA完成DDS模块的设计过程，接着分析了整个设计中应处理的问题，根据设计原理就功能上进行了划分，将整个仪器功能划分为控制模块，外围硬件，FPGA器件三个部分来实现。最后就这三个部分分别详细的进行了阐述。
        本文利用Altera的设计工具QuartuSH并结合VeI’ilog---HDL语言，采用硬件编程的方法很好地解决了这一问题。最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了分析，结果表明，可输出步进为0.01Hz，频率范围0.01Hz——20MHZ的正弦波，三角波，锯齿波，方波，通过实验结果表明，本设计达到了预定的要求，并证明了采用软硬件结合，利用FPGA技术实现波形发生器的方法是可行的。
        关键词：函数发生器，直接数字频率合成，现场可编程门阵列


        绪论
       1.1背景与意义
      
        波形发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信   雷达   测控  电子对抗以及现代化仪器仪表等邻域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备和示波器，电压表，频率计等仪器一样是最普通，最基本也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波，方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度，准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意波形发射器（ArbitrarywaveformGenerator简称AwG）十分有必要，而且意义重大。一般传统的信号发生器都采用谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，获得所需频率。这种信号发生器虽然具有输出信号频率范围宽，结构简单等优点，但输出波形单一，不能生产任意波形，且频率稳定度和准确度较差，频率准确度一般在0.5%以下，对于作为精密度测量用的信号发射器，其频率稳定度一般要求达到，因此传统的信号发射器已经越来越不能满足现代电子测量的需要，正逐步退出历史舞台。而基于频率合成技术制成的信号发生器，由于可以获得很高的频率稳定度和精确度，因此发展非常迅速，尤其是最近随着现代电子技术的不断发展，其应用更是有了质的飞越。