基于FPGA的信号发生器的文献综述

随着现在工业和技术的不断提高，传统的分立元件式模拟信号发生器频率稳定性低、可靠性差，已经不能满足实际应用的需要，所以就必须有频率稳定性、精确度更高的信号发生器解决这个问题。为了避免传统通信信号发生器的信号发生技术带来的诸多不便，同时随着数字信号处理和集成电路技术的发展，为了迎合大部分普通用户以及适应市场需求，绝大多数的数字频率集成芯片只能产生传统正弦波、矩形波、三角波等常用周期波形。在传统的模拟调制系统实现中，大多数是采用模拟乘法器加滤波器的方法来实现，这样就造成了精度低、可控性差、抗干扰能力弱的特点。虽然，现有的一些主流上用数字频率合成也提供某些模拟调制的功能，但是，这种专用数字频率合成芯片把所有功能集中在一块芯片上，必然导致可控性不够灵活，而且性能会受到影响，这是如果能充分利用现场可编程门阵列（FPGA）的可重复编程性、资源的丰富性以及高速等性能，除了能产生专用数字频率合成芯片所具备的单品连续波、非连续波、各种形式的线性调频信号以外，还可以轻松实现各种复杂的非线性调频信号、模拟调制信号这些灵活性能和现场可编程时数字频率合成芯片所不能达到的。进而说现场可编程门阵列器件的高速、高可靠性和现场可编程等优点，已开始广泛应用与数字电路设计、微处理器系统、数字信号处理、通信及等不同的科技领域。因此利用可编程门阵列其设计信号发生器具有相当高的优越性和非常广阔的应用前景。

FPGA函数信号发生器用直接数字频率合成技术，使之具有以下特点：1频率切换速度快；2输出相位噪声低；3可以产生任意波形；4全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻；5灵活的接口和控制方式6比专用芯片功耗也低。、

基于FPGA的函数信号发生器是实现正弦波、三角波、矩形波的生成、步进调制并且在液晶显示屏上实时显示频率值、波形类型、输出电压有效值的系统。通过本设计可以加强自己VHDL语言、分频器、相位累加器、DA转换、低通滤波器等许多知识的认识和解决问题的能力。设计的现实意义在于其具有频率转换快、分辨率高、频率合成范围宽、相位噪声低的优点，可以更广泛的应用与电子技术试验、医疗、自动控制系统以及其它许多领域。而且随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段提出了更高的要求，而波形发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发波形发生器具有很大的意义.

二、研究主要成果 

(1)目前可以利用可视化编程语言（Visual Basic，Visual C等等）编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波型的输入。

(2)与VXI资源结合。目前，波形发生器由的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的VXI模块。

(3)2003年，Agilent的产品33220A能够产生17种波形，最高频率可达到20M，2005年的产品N6030A能够产生高达500MHZ的频率，采样频率可达1.25GHZ。

三、发展趋势： 

   FPGA的发展趋势：越来越多的系统厂商选用FPGA来实现最终产品，或为大型ASIC和SOC设计做初期的原型设计。在FPGA上可以用与ASIC相当的速度验证和调试产品的功能，可节约数月的时间并且避免了重新掩膜的风险。

频率合成器被誉为电子系统的心脏，频率源的发展直接关系到电子系统性能的发展。信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信，雷达，测控，电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等，因此研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要，且发展非常迅速，得到了广泛的推崇。

四、存在问题

（1）波形输出期间，微处理器因为失去了总线控制权，无法进行其他操作。

 (2) 在一个DMA操作中，只能在一个D/A转换器和存储器之间传送数据，无法实现多通道的信号输出。

(3)所想频率合成器也存在一些问题，一直难于满足合成器多方面的性能要求，主要表现在高频率分辨率与快速转换频率之间的矛盾。

五、主要参考文献 

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指导教师审阅签字： 

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