论文研究-基于FPGA的多功能扫频信号源的设计 .pdf

扫频信号源是扫频仪的核心组件，主要用于产生用于测量的正弦扫频信号。它在通信和信号处理领域应用广泛，其主要功能是提供一个频率可调、等幅输出的信号源。传统的扫频信号源多依赖于压控振荡器（VCO）、锁相环等技术，但随着技术的进步和精确度要求的提高，这些技术逐渐显现出转换频率时间长、频率精度有限、硬件体积较大等局限性。因此，现在越来越多的扫频信号源设计转向使用直接数字频率合成（DDS）技术，该技术以直接数字频率合成器（DDS）为核心。DDS技术相较于传统技术，具备频率合成准确、分辨率高、转换时间短、全数字控制灵活等特点，因而成为现代扫频信号源设计的主流技术。 基于FPGA的多功能扫频信号源设计，采用了FPGA与数字模拟转换器（DAC）的组合来实现。在此设计中， DDS技术被用来生成信号源，其中采用并行数控振荡器（NCO）和并串转换的方法，能够在较低的时钟频率下生成较高频率的信号波形，从而扩展了信号源的输出频率范围。这种设计方案的特点包括多功能、低成本、小型化和灵活的应用。 并行NCO和并串转换技术的使用，突破了时钟频率对输出信号频率的限制，因为通过并行NCO可以同时进行多个频率的处理，而通过并串转换技术可以将这些信号转换成串行信号，进而达到更高的频率输出。该技术不仅增加了输出信号频率的范围，而且保留了DDS技术高频率分辨率和高速频率转换的优势。 FPGA在该设计中扮演着至关重要的角色。其可编程性使得在单个芯片上实现复杂的功能成为可能，包括DDS的相位累加、查找表寻址、数模转换控制以及输出信号的配置。这样的集成大大减小了硬件的体积，并且降低了成本。同时，使用FPGA还可以灵活地根据用户需求对输出信号的频率和幅度进行编程配置，增加了信号源的应用范围。 本文所描述的扫频信号源设计，特别适合于那些需要高精度、快速频率转换以及多种信号输出能力的应用场合。例如，在通信设备测试、信号分析、雷达系统以及航空航天等领域，该设计能够提供性能稳定、功能强大的扫频信号源，对于这些领域的研究和产品开发具有重要的实践意义。 基于FPGA的多功能扫频信号源设计，通过采用DDS技术和并行NCO与并串转换方法，不仅能够满足现代测量和信号处理中对高速度、高精度的要求，同时也保证了成本效益、体积和应用灵活性，是对传统扫频信号源设计的一大技术进步。