[發(fā)明專利]一種具有掃頻功能的信號源及其生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110431639.1
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103178843B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任杰;邱小勇;黃慶忠;王悅;王鐵軍;李維森
• 申請（專利權(quán)）人: 北京普源精電科技有限公司
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 賈磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號源掃頻領(lǐng)域，尤其是一種具有掃頻功能的信號源及其生成方法。

背景技術(shù)

直接數(shù)字式頻率合成器(Direct?Digital?Synthesizer，DDS)廣泛用于任意波發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、射頻信號源等信號發(fā)生裝置。利用DDS技術(shù)可以很容易實現(xiàn)掃頻功能，即輸出信號周期性反復(fù)按照一定的頻率變化速率從一個頻率變化至另一個頻率。

如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中DDS原理框圖，圖中的頻率控制字1(相位增量)，直接決定了輸出信號的頻率，其送往相位累加器2后不斷在每個系統(tǒng)時鐘進(jìn)行累加，得到不斷更新的當(dāng)前相位3，由量化截位器4對其截位后得到波表讀取地址5，該地址將波形數(shù)據(jù)存儲表6中的波形數(shù)據(jù)7讀出。最后波形數(shù)據(jù)7由DAC轉(zhuǎn)化為模擬信號。

利用DDS技術(shù)可以很容易實現(xiàn)掃頻功能，目前完成掃頻功能采用的常見方式主要有兩種：

1、Agilent?PSG?E8251A采用的連續(xù)掃頻方式：設(shè)定起始頻率、終止頻率、掃頻周期。儀器的頻率控制字累加器9將會在每個系統(tǒng)時鐘對頻率控制字1累加一個頻偏10(可正可負(fù))，直至一個周期結(jié)束重新加載起始頻率控制字，連續(xù)掃頻的結(jié)果是輸出信號頻率是在連續(xù)的變化，沒有頻率突變。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)掃頻方式的不足之處在于，由于頻率控制字字長限制，掃頻周期、掃頻頻偏(頻率變化率)二者之間相沖突，即掃頻周期較長，頻率變化范圍較小時，頻偏尤其小，導(dǎo)致頻偏精度不足，從而限制掃頻周期上限。

按照現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)掃頻方式遇到了在背景技術(shù)中所提到的問題，即頻率控制字字長對掃頻周期限上的限制。當(dāng)然最直接的解決辦法是一味的提高頻率控制字字長，使得其能夠滿足更寬掃頻時間下的更高的頻偏精度。但這樣做的缺點是十分耗資源而效果有限，即需要更大的加法器來完成頻率控制字累加器的運(yùn)算。設(shè)想一個80位的加法器，其使用的資源數(shù)倍于40位的加法器，而且時序收斂、動態(tài)功耗都很難得到滿足；此外效果方面，雖然頻率控制字1字長增加了，但由其得到的更精確的當(dāng)前相位還需要經(jīng)過量化截位器截位，從而無法達(dá)到應(yīng)有的精度。

2、R&S?SMB100A采用的跳變掃頻方式：設(shè)定起始頻率、終止頻率、駐留頻點數(shù)目、每個頻點駐留時間。儀器會依次計算出掃頻的一系列頻點，從起始頻率開始，依次在這些頻點駐留相應(yīng)的時間而后再跳變到下個頻點(從掃頻表中加載下個頻點的頻率控制字)，直至終止頻率再重新加載起始頻率控制字，周而復(fù)始，這樣總體的結(jié)果是輸出信號在一個頻率上穩(wěn)定一段時間，再忽然跳變至下一個頻率，此外，SMB100A頻點駐留時間下限很長為10ms。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中跳變掃頻的缺點為掃頻過程不連續(xù)，不精細(xì)，存在頻率跳變，尤其是在較短的掃頻周期下，其掃頻過程僅有一兩個頻點，甚至難以完成掃頻，以SMB100A為例，其LF掃頻功能無法完成掃頻周期為20ms以下的掃頻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中連續(xù)掃頻和跳變掃頻的不足，提供一種具有掃頻功能的信號源及其生成方法，較好的解決了以上兩種現(xiàn)有技術(shù)的矛盾，使得掃頻的精細(xì)度與掃頻周期上限二者取得一個較好的折中，從而以盡可能高的掃頻精細(xì)度完成各種配置下的掃頻。

本發(fā)明實施例提供了一種具有掃頻功能的信號源，包括系統(tǒng)時鐘，用于產(chǎn)生時鐘信號，還包括，

頻偏產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生頻偏；

頻變間隔計數(shù)器，用于對所述時鐘信號進(jìn)行計數(shù)，如果計數(shù)結(jié)果到達(dá)預(yù)定閥值時，則控制頻率控制字累加器在原有頻率控制字的基礎(chǔ)之上加上所述頻偏，產(chǎn)生新的頻率控制字作為參考頻率控制字，否則控制頻率控制字累加器輸出原頻率控制字作為參考頻率控制字；

輸出單元，用于根據(jù)所述參考頻率控制字將波形數(shù)據(jù)輸出。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的一種具有掃頻功能的信號源的一個進(jìn)一步的方面，所述輸出單元包括相位累加器，用于計算并存儲所述頻率控制字累加器輸出的參考頻率控制字的相位累加和；

量化截位器，用于對所述相位累加器輸出的相位累加和進(jìn)行截位，得到波表讀取地址，到所述波形數(shù)據(jù)存儲模塊中將波形數(shù)據(jù)讀出；

DAC轉(zhuǎn)換器，用于將所述波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的一種具有掃頻功能的信號源的再一個進(jìn)一步的方面，所述頻變間隔計數(shù)器與所述頻率控制字累加器的使能端相連接，當(dāng)計數(shù)結(jié)果到達(dá)預(yù)定閥值時所述跳變間隔計數(shù)向所述頻率控制字累加器輸出使能信號。