信号发生器以及虚拟数字示波器的实现(2)

所谓频率合成技术就是指从一个高稳定和准确的参考频率源，经过技术处理，生成大量离散的频率输出。技术处理方法可以是传统的硬件实现频率的加、减、乘、除基本运算，可以是锁相环技术，也可以是各种数字技术和计算机技术。参考频率可以由高稳定的参考振荡器（一般晶体振荡器）产生，所生成的一系列离散频率输出与参考振荡器频率有严格的比例关系，并且具有同样的准确度和稳定度。

现代电子测量对于信号源频率准确度和稳定度的要求越来越高，要求在较宽的频率范围内输出可以获得输出频率的高稳定度和准确度。对于作为精密测量的信号发生器，其频率准确度一般达到１０ｔｌＯ－７因此传统的信号发生器已经越来越不能满足现代电子测量的需要。而合成信号发生器则具有很高的频率稳定度，其频率准确度一般可达到１０母一或更高的水平“１。它可以输出多种波形，有宽而准确的输出电平调节，有较宽的频率输出范围，较小的频率间隔。因此其应用前景非常广泛。

在总体上看，数字存储示波器的研究开发在国内尚属于起步阶段，数字存储示波器的市场几乎全部由国外占领。很多虚拟仪器实验室都是直接购买现成的

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中山大学硕士毕业论文

虚拟仪器实验产品来建设实验室。由于厂家不会向用户提供全面开放的软件平台，也不会向用户提交关键技术，用户很难在现有基础上作二次开发，不利于实验更新。虚拟仪器实验室的建设使得这种问题得以解决。目前应用虚拟仪器来进行实验教学己实际启动，一些发达国家的高等学校己将虚拟仪器作为常规的实验仪器在学生实验中应用，我国也已有部分院校的实验室引入了虚拟仪器系统，虚拟仪器实验室正逐步补充和取代传统实验室。在国内，大学里傲实验的人数增多以及社会对现代测试要求的提高，使得大学里利用现有仪器设备做实验的成本飞速增长，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术构建的分布式虚拟测试可使不同位置的学习者同时进行实验，可用软件仿真来模拟已存在和使用的设备，可使学生在Ｉｎｔｅｍｃｔ上学习仪器的控制和操作，使学生在实验过程中将主要精力放在实验数据的分析、实验结果的讨论、测试方案的多种比较、测试方法的多种利用上，而不是实验测试设备的搭建上，这样可使学生学到更多的知识。本文的课题正是来源于此，课题的日标是设计一个性能较强，并具有一定通用性的虚拟仪器测试平台。而示波器和信号源是实验中经常使用的仪器。在另一方面，虽然在国内虚拟示波器的研究进入了一个新的阶段。但从总体上看，现有大多数设计的虚拟示波器功能不够强大，在数据处理上也显得不足。研究更实用的智能型虚拟数字示波器显得极其重要，因此，为了提高虚拟示波器在数据处理方面的能力以及增强虚拟示波器的功能，本文提出了基于Ｌａｂｖｉｅｗ的虚拟多功能数字存储示波器的研究课题。

本论文研究的虚拟多功能数字存储示波器是一种新型智能数字示波器，集成了数字存储示波器、数字万用表、数字频率计三者的功能，是电子测量领域里一类新型、实用型仪器。它具有极高的技术含量、很强的实用性和巨大的市场潜力，也代表了当代电子测量仪器的一种发展趋势．它作为网络虚拟实验室的一部分，综合利用了当今先进的虚拟仪器技术、计算机软件技术和数字集成电路技术，以达到软件共享、仪器共享和远程控制的目的。因而对于虚拟多功能数字示波器的研究，有着较大的科研意义和现实意义。４

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第一章绪论

１．３论文主要工作内容

本文对信号发生器和虚拟数字示波器作了比较详细的研究。在信号发生器方面，根据现有市面上比较常见的信号发生器特点和应用情况，结合新一代高性能芯片设计一种使用简单、性能优良的信号发生器。该信号发生器具有ＡＭ，ＦＭ，ＰＭ，ＦＳＫＰＳＫＡＳＫ调制功能以及扫频等功能。整个系统以单片机Ｗ７８Ｅ５８［ｓ］控制，ＤＤＳ芯片ＡＤ９８５４为核心，配置相应的外设及接１：３电路，用ｃ语言及汇编语言开发，组成一个多功能信号发生器。

本论文的主要工作如下：

（１）比较多种信号发生器的工作原理，分析它们的优缺点，最后确定了以ＤＤＳ技术为核心研制信号发生器的方案。对ＤＤＳ的工作原理和优缺点做了简单的介绍和分析。比较了不同类型的ＤＤＳ芯片的特点，选择了ＡＤ９８５４，并围绕ＡＤ９８５４合理选择了信号发生器的其他主要器件。

（２）完成信号发生器系统总体方案设计。将ＤＤＳ信号发生器的系统分为３部分：信号的产生与控制、人机交互以及信号的处理。

（３）信号发生器系统的软、硬件设计。完成系统的硬件总体设计，对具体实现电路进行详细的分析和设计，并就实际设计中出现的问题提出了处理的方法。系统的具体实现，对系统按功能模块进行介绍。并对系统的实时抗干扰作了分析。

（４）信号发生器系统测试报告。分别对系统的功能测试、调试过程和系统的使用方法进行介绍，并给出了实物图。

（５）分析虚拟数字示波器特点以及工作原理。完成虚拟数字示波器软硬件设计。

（６）虚拟数字示波器系统功能测试报告。对系统的功能测试、调试过程和系统的使用方法进行介绍，并给出了实物图。

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第二章信号发生器系统设计身；一早１ｉ丐及土丽承现阪１１ｒ

２．１频率合成技术概述

所谓频率合成技术指的是由一个或者多个具有高稳定度和高精确度的频率参考源，通过在频率域中的线性运算得到具有同样稳定度和精确度的大量的离散频率的技术。完成这一功能的装置被称为频率合成器。频率合成器应用范围非常广泛，特别是在通信系统、雷达系统中，频率合成器起了极其重要的作用。随着电子技术的不断发展。频率合成器的应用范围也越来越广泛，对其性能要求也越来越高。频率合成器的主要指标有以下这些：

（１）输出频率的范围

指的是输出的最小频率和最大频率之间的变化范围。

（２）频率稳定度

指的是输出频率在一定时间间隔内和标准频率偏差的数值，它分长期、短期和瞬间稳定度三种。

（３）频率分辨率

指的是输出频率的最小间隔。

（４）频率转换时间

指的是输出由一种频率转换成另一种频率的时间。

（５）频谱纯度

频谱纯度以杂散分量和相位噪声来衡量，杂散分为谐波分量和非谐波分量两种，主要由频率合成过程中的非线性失真产生：相位噪声是衡量输出信号相位抖动大小的参数。

（６）调制性能

指的是频率合成器是否具有调幅（Ａｌ订），调频（ＦＭ）、调相（ＰＭ）等功能。

频率合成器的实现方法大体可以分成三种：直接频率合成、间接频率合成、直接数字频率合成。下面对这三种方法进行一下简单的介绍。

直接频率合成是一种比较早期的频率合成方法，这种频率合成方法使用一个和多个标准频率源先经过谐波发生器产生各次谐波，然后经过分频、倍频、混频滤波等处理产生所需要的各个频点。这种方法产生的波形，相噪小，频率转６

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第二章信号发生器系统设计

换时间短。但是直接频率合成设备比较复杂笨重，并且容易产生杂散口间接频率合成又称之为锁相频率合成。采用了锁相环技术，对频率进行加、减、乘、除，产生所需的频率。由于锁相环相当于一个窄带跟踪滤波器，所以锁相频率合成的方法对杂散有 …… 此处隐藏：2497字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……