[發明專利]任意波形白光信號發生器

無效

• 申請號: 201310557998.0
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103582262A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 張春洋;李鵬;沙雪剛;喬治宏;李軍;趙加凱;胡長江;劉巖;李冬梅;韓超;徐智;張敏;張子星;陳月華;何健;趙樂田;韓冬松
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63960部隊
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 中國人民解放軍防化研究院專利服務中心 11046
• 代理人: 劉永盛

技術領域

本發明涉及一種任意波形白光信號發生器，屬于光電技術領域。

背景技術

任意波形白光信號發生器是應用較為廣泛的一類現代電子測試儀器，主要涉及多個科學實驗領域，比如自動化控制，電子電路測試，儀器設備開發等領域。目前，對于任意波形白光信號發生器，國內外有眾多研究，其原理也是多種多樣，其中核心技術主要有以下幾類：如基于直接數字頻率合成技術(DDS)任意波形信號發生器；基于單片機的任意波形信號發生器；基于總線型的任意波形發生器(具體包括USB總線，PCI總線，GPIB總線等)和基于CPLD的任意波形信號發生器等。其中基于直接數字頻率合成技術(DDS)的任意波形信號發生器應用較為廣泛。

直接數字頻率合成技術(DDS)是近年來發展較為迅速的新型頻率合成技術，其主要優點是相對帶寬較大，頻率轉換時間極短(最高可達到納秒級)，頻率分辨率很高，全數字化結構。這些優點使得DDS便于集成，輸出相位連續可調，且頻率、相位和幅度均可程控。此外DDS與計算機技術緊密結合在一起，克服了模擬頻率合成和鎖相頻率合成等傳統頻率合成技術電路復雜、設備體積較大、成本較高的不足等問題。目前DDS技術現已在接收機本振、信號發生器、通信系統、雷達系統等方面得到廣泛應用。本發明采用基于DDS技術數字頻率合成器作為一種信號產生裝置，并根據需求產生相應的波形，具有重復性好、實時性強等優點。

發明內容

本發明基于DDS技術的任意波形白光信號發生器利用MFC應用程序通過USB接口將上位機軟件和下位機的STM32單片機實現無縫連接，STM32單片機依賴數字控制的方法，利用單基準時鐘頻率來實現一個模擬頻率源——即DDS技術。本發明中任意波形可以由函數產生，在發明實例中由MATLAB軟件的數學函數產生；然后通過MFC程序將MATLAB軟件設計生成的波形數據，經過USB傳輸給STM32單片機；然后由單片機利用DDS技術產生高精度和高分辨率任意波形的白光信號。

本發明涉及的任意波形白光信號發生器包括信號產生和信號檢測兩個部分，信號產生部分包括計算機、USB接口、STM32單片機、直流功率放大器和大功率白光LED，信號檢測部分包括光電檢測器和示波器，計算機、USB接口、STM32單片機、直流功率放大器、大功率白光LED依次相連，大功率白光LED與光電檢測器相連，示波器分別與直流功率放大器、光電檢測器相連。

本發明涉及的任意波形白光信號發生器的工作過程為：計算機利用MFC應用程序通過USB接口將計算機中的MATLAB軟件和STM32單片機連接起來，使MATLAB軟件控制產生任意波形信號，MFC軟件控制信號的發射并對大功率白光LED伏安特性曲線進行修正，直流功率放大器將STM32單片機中數模轉換模塊產生的任意波形信號進行功率放大，在示波器上觀察光電檢測器接收到的白光信號是否與MATLAB軟件輸出的波形信號相一致。

本發明的有益效果是，計算機軟件生成的任意波形數據，通過單片機控制大功率白光LED燈實時控制發光。通過MFC將控制數據傳送給STM32單片機，不僅可以減輕硬件設計成本，而且操作靈活、直觀。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1任意波形白光信號發生器結構示意框圖

具體實施方式

結合附圖對本發明進一步說明，計算機利用MFC應用程序通過USB接口將計算機中的MATLAB軟件所產生的波形數據與STM32單片機連接起來；MATLAB軟件生成的波形數據，通過STM32單片機上的數模轉換模塊生成實際模擬信號；在過程中MFC應用程序負責控制生成波形的時間、頻率等參數，以及在對應量程范圍內對大功率白光LED的非線性伏安特性曲線的修正。將STM32單片機產生的模擬波形信號與直流功率放大器連接，進行功率放大，此處直流功率放大器采用的主要芯片為德州儀器公司生產的精密運放，型號為OPA541。直流功率放大器輸出的大功率信號與大功率白光LED相連，此時點擊計算機上MFC軟件上的發送波形按鈕，大功率白光LED即可發射任意波形的白光信號。當大功率白光LED發射任意波形白光時，將經過檢定的光電檢測器置于大功率白光LED照射下，并將其輸出端與示波器連接，可以測試任意波形白光信號的光強曲線，檢驗輸出曲線與MATLAB軟件產生的輸入曲線是否相一致，根據這一反饋信息修正MFC中的伏安特性曲線。

實施例1