基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)發(fā)生領(lǐng)域，尤其是一種基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信號(hào)理論、高速數(shù)字電路的發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器(DDS)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中心思想是依照采樣定理，在時(shí)鐘的作用下，按照一定相位增量周期地增加相位，通過(guò)波形查找表產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生模擬波形，與傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)相比，具有頻率切換速度快，頻率分辨率高，相位連續(xù)，相位噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，在通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]任意波發(fā)生器是信號(hào)源產(chǎn)品中的重要組成部分，它可以為整機(jī)提供調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅以及脈沖等模擬調(diào)制信號(hào)。傳統(tǒng)的任意波發(fā)生器是基于實(shí)時(shí)計(jì)算DDS波形數(shù)據(jù)查找表來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體上是通過(guò)工控機(jī)上層軟件實(shí)時(shí)計(jì)算任意波的波形數(shù)據(jù)，然后通過(guò)本地總線將任意波形數(shù)據(jù)下傳到相應(yīng)任意波發(fā)生器整件的FPGA里面，然而當(dāng)整機(jī)在不同的任意波之間切換時(shí)，每次切換都需要工控機(jī)上層軟件重新計(jì)算生成相應(yīng)的任意波數(shù)據(jù)，這樣不僅增加了工控機(jī)的壓力，而且任意波型數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及傳輸都消耗了時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器。本發(fā)明利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列里面集成的隨機(jī)存儲(chǔ)器，將離線計(jì)算得到的所有任意波數(shù)據(jù)查找表配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列里面，這樣離線計(jì)算得到的任意波數(shù)據(jù)在后續(xù)的波形切換中可直接調(diào)用，不會(huì)涉及到上層的工控機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算以及本地總線的傳輸。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器，包括工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及低通濾波器，工控機(jī)通過(guò)本地總線連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接低通濾波器，其中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列連接有配置芯片，配置芯片內(nèi)有離線計(jì)算的任意波數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列內(nèi)集成有隨機(jī)存儲(chǔ)器，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列上電時(shí)直接將離線計(jì)算的所有任意波數(shù)據(jù)配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的隨機(jī)存儲(chǔ)器中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列直接調(diào)用任意波數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意波數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及低通濾波器輸出平滑的模擬波形。
[0007]進(jìn)一步地，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的DDS模塊包括頻率控制字、相位累加器、及相位寄存器，工控機(jī)將頻率控制字以串行或并行的方式載入現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中，相位累加器在參考時(shí)鐘的作用下周期地不斷累加相位，相位累加值存儲(chǔ)到相位寄存器中。
[0008]進(jìn)一步地，所述任意波數(shù)據(jù)以任意波數(shù)據(jù)查找表的形式配置到隨機(jī)存儲(chǔ)器中，相位累加值作為任意波數(shù)據(jù)查找表的地址，得到與波形相位相對(duì)應(yīng)的離散波形幅度。
[0009]采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為:
[0010]本發(fā)明基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列里面集成的隨機(jī)存儲(chǔ)器，將離線計(jì)算得到的所有任意波數(shù)據(jù)查找表配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列里面，這樣離線計(jì)算得到的任意波數(shù)據(jù)在后續(xù)的波形切換中可直接調(diào)用，不會(huì)涉及到上層的工控機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算以及本地總線的傳輸。本發(fā)明省卻了工控機(jī)軟件實(shí)時(shí)計(jì)算任意波形數(shù)據(jù)的壓力，節(jié)省了任意波數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中的時(shí)間，提高了任意波發(fā)生器的效率。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0013]基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器，包括工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、及低通濾波器LPF。工控機(jī)通過(guò)本地總線連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC連接低通濾波器LPF，其中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA連接有配置芯片，配置芯片內(nèi)有離線計(jì)算的任意波數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA內(nèi)集成有隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA上電時(shí)直接將離線計(jì)算的所有任意波數(shù)據(jù)配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA直接調(diào)用任意波數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意波數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、及低通濾波器LPF輸出平滑的模擬波形。
[0014]現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的DDS模塊(直接數(shù)字式頻率合成模塊)包括頻率控制字、相位累加器、及相位寄存器，工控機(jī)將頻率控制字以串行或并行的方式載入現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中，相位累加器在參考時(shí)鐘的作用下周期地不斷累加相位，相位累加值存儲(chǔ)到相位寄存器中。
[0015]任意波數(shù)據(jù)以任意波數(shù)據(jù)查找表的形式配置到隨機(jī)存儲(chǔ)器中，相位累加值作為任意波數(shù)據(jù)查找表的地址，得到與波形相位相對(duì)應(yīng)的離散波形幅度。
[0016]相位累加器決定輸出信號(hào)的頻率范圍以及精度；任意波形查找表，用于存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)量化和離散后的波形的幅度值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬波形；低通濾波器，用來(lái)濾除鏡像分量?；陔x線計(jì)算的任意波發(fā)生器工作過(guò)程是根據(jù)頻率控制字確定相位增量，即波形查找表的尋址步長(zhǎng)，依據(jù)參考時(shí)鐘不斷進(jìn)行相位累加，相位累加值作為波形查找表的地址，得到相位累加值相對(duì)應(yīng)的波形的離散幅度值，從而完成從相位到幅度的轉(zhuǎn)換，然后將這些離散的幅度值通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬波形，再經(jīng)過(guò)低通濾波濾除鏡像分量，平滑輸出的任意波信號(hào)。
[0017]本發(fā)明基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列里面集成的隨機(jī)存儲(chǔ)器，將離線計(jì)算得到的所有任意波數(shù)據(jù)查找表配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列里面，這樣離線計(jì)算得到的任意波數(shù)據(jù)在后續(xù)的波形切換中可直接調(diào)用，不會(huì)涉及到上層的工控機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算以及本地總線的傳輸。本發(fā)明省卻了工控機(jī)軟件實(shí)時(shí)計(jì)算任意波形數(shù)據(jù)的壓力，節(jié)省了任意波數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中的時(shí)間，提高了任意波發(fā)生器的效率。
[0018]當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的指導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器，其特征在于，包括工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及低通濾波器，工控機(jī)通過(guò)本地總線連接現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接低通濾波器，其中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列連接有配置芯片，配置芯片內(nèi)有離線計(jì)算的任意波數(shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列內(nèi)集成有隨機(jī)存儲(chǔ)器，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列上電時(shí)直接將離線計(jì)算的所有任意波數(shù)據(jù)配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的隨機(jī)存儲(chǔ)器中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列直接調(diào)用任意波數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意波數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及低通濾波器輸出平滑的模擬波形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的DDS模塊包括頻率控制字、相位累加器、及相位寄存器，工控機(jī)將頻率控制字以串行或并行的方式載入現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中，相位累加器在參考時(shí)鐘的作用下周期地不斷累加相位，相位累加值存儲(chǔ)到相位寄存器中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器，其特征在于，所述任意波數(shù)據(jù)以任意波數(shù)據(jù)查找表的形式配置到隨機(jī)存儲(chǔ)器中，相位累加值作為任意波數(shù)據(jù)查找表的地址，得到與波形相位相對(duì)應(yīng)的離散波形幅度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于離線計(jì)算的任意波發(fā)生器，包括工控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及低通濾波器?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列連接有配置芯片，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列上電時(shí)直接將離線計(jì)算的所有任意波數(shù)據(jù)配置到現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的隨機(jī)存儲(chǔ)器中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列直接調(diào)用任意波數(shù)據(jù)庫(kù)中的任意波數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及低通濾波器輸出平滑的模擬波形。本發(fā)明省卻了工控機(jī)軟件實(shí)時(shí)計(jì)算任意波形數(shù)據(jù)的壓力，節(jié)省了任意波數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中的時(shí)間，提高了任意波發(fā)生器的效率。
【IPC分類(lèi)】G05B19/042
【公開(kāi)號(hào)】CN105005240
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510394908
【發(fā)明人】薛曉男, 樊曉騰, 劉亮, 李增紅, 臺(tái)鑫, 王娜
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月8日