[實用新型]一種多通道相位可調的信號發生器

有效

• 申請號: 201220499431.3
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN202929519U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張一鳴;馮金蘭;王旭紅;劉燕楠;胡科堂
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F1/03
• 分類號: G06F1/03
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本實用新型涉及高速波形合成技術領域，具體來講，涉及一種基于DDS（Direct?Digital?Frequency?Synthesis）的高速波形發生器。

背景技術

波形發生器是廣泛應用于電子測量、通信、雷達、科學實驗等領域的信號源，從某種程度上來說，高質量的信號源是實現高性能指標的關鍵。在很多現代電子系統、通信設備或測量系統中都應用了高性能的信號發生源來提供高質量的信號，因此在現代社會中高品質的信號發生裝置已經成為必不可少的電子系統。

傳統的波形發生器，輸出頻率頻段范圍窄，輸出波形單一，輸出頻率不穩定。實際應用中，有時需要波形發生器的輸出頻率捷變，頻段范圍盡量寬，并要能夠實現多通道輸出，這對多通道系統（相控超聲系統，多激勵源電阻抗成像系統等）是非常重要的，并且多通道輸出要同步，還要保持一定的相位關系。

傳統的波形發生器對由模擬處理或者PCB布線失配而產生的外部信號通道的不均衡、不同芯片間延時時間的差異所引起的輸出信號的相位差沒有考慮。

基于DDS（Direct?Digital?Frequency?Synthesis，DDS）波形合成技術的波形發生器，從相位概念出發，由不同的相位給出不同的電壓幅度，即相位-幅度變化，最后濾波，平滑輸出所需的頻率。波形合成模塊主要由相位累加器、波形查找表、數模轉換器和低通濾波器組成，具有輸出波形種類多，頻率分辨率高，頻率切換快，相位連續變化，集成度高，體積小，質量輕等優點。隨著VLSI技術的發展，DDS的集成度越來越高，在一塊芯片上就可以實現其全部功能，這是PLL等頻率合成方式難以企及的，這些特征使得它在雷達、導航等無線通信領域得到了廣泛的應用。

AD9959是ADI公司2005年推出的業界唯一一款多通道高速直接數字頻率合成器。該芯片內部集成了四個DDS核，因此可對內部的四個輸出通道獨立進行編程。通過一個公用系統時鐘在芯片內部同步各個獨立的通道，AD9959可以對由于模擬處理或者PCB布線失配而產生的外部信號通道的不均衡進行有效的校正，從而使系統工程師用相當少的時間和精力去處理這個通常很復雜的系統設計問題。

USB?是一種高效、快速、價格低廉、體積小和支持熱插拔的新型串行通信接口。其支持多個外部設備的連接和通信，并且即插即用的特點可以使用戶在不重新啟動計算機的情況下直接將?USB?外部設備連接到計算機并開始通信。USB?規范為計算機和外部設備之間的通信提供了一套完整的解決方案。

目前采用DDS技術實現任意波形信號發生器的方法一般有兩種，一是在電路上集成現成的DDS芯片來實現，即集成解決方案；二是在現場可編程門陣列（FPGA，Field-Programmable?Gate?Array）內部用硬件代碼來實現DDS功能，即FPGA解決方案。?前者接口與控制方式簡單，易于開發；后者邏輯實現復雜。前者內部集成DAC，后者外部擴展DAC，實現較前者復雜，集成度不如前者高。前者穩定性和可靠性比較高；后者內部邏輯設計在流水線處理時容易出現不嚴謹的邏輯，從而影響可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高精度、快切換速度、全數字化的基于USB和AD9959的多通道同步的電路結構簡單，應用價值高的波形發生器。

為達到上述目的，本實用新型的基于USB和AD9959的波形發生器可以通過以下技術方案來實現：