频率信号发生器[为频率捷变应用选择信号发生器]
用单片机实现多功能频率信号发生器
太原科技大学毕业设计（论文）设计题目：用单片机实现多功能频率信号发生器姓名学院（系）专业年级指导教师2010年月日摘要本设计在对直接数字频率合成的原理及其输出信号的性能进行分析的基础上，采用直接数字频率合成(DDS)的设计方法，对任意波形发生器进行电路设计，利用单片机实现对输出频率和相位的预置及显示的软件控制，通过通信接口下载任意波形数据实现波形数据更新，可产生高分辨率任意波形。
本文对硬件电路设计进行研究，完成了电源模块、单片机系统、DDS芯片等硬件电路设计。
论文最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了一定分析。
关键词：波形发生器;单片机;DDS芯片;正弦波;双极性Design of multi-frequency Signal--generator Controlled bySingle-chip Micro-computerABSTRACTThe design software and hardware combination of the advantages of full use of the software, play to their strengths as much as possible to reduce hardware overhead. Quickly and easily generate a specific frequency and amplitude of the waveform data; in single-chip control, the use of the circuit generated address, read data, DDS, to obtain the required waveform signals. While the output waveform data stored in data memory, so you can ensure that the waveform data is not lost after power-down.太原科技大学毕业设计（论文）任务书............................................. 错误！未定义书签。
高频信号发生器使用说明
高频信号发生器的使用说明(PANEL FIGURE)一、收音机调频波段FM87.5MHZ-108MHZ,载频(MODULATION调制度)30KHZ,输出电平(LEVEL)100DBU；频率参数如87.5MHZ或98MHZ或108MHZ设定为低端、中端、高端三端点测试用，二、收音机调幅波段AM535KHZ-1625KHZ；频率参数如535KHZ或990KHZ或1625KHZ设定为低端、中端、高端三端点测试用，三、使用方法：1，将高频信号发生器的电源线连接好后，按下电源（POWER）键机器各显示屏点亮；2，按下顺序呼出记忆（SEQ）键，此键指示灯点亮,此时后边各显示同时变；四、调频使用：1，按下调频（FM）键，同时按下“1KHZ”键，立体声方式启动（STEREO）键，左右信号同时输入调制启动（MAIN）键，立体声输入状态；2，按下调制度设定启动（MODPILOT）键，输入调制度数据参数如30,此时记忆输入(ENT)键灯点亮,按下此键后,刚输入的数据参数即可保存；3，按下载波频率设置启动（FREQ）键，此时FREQ屏无显示，输入所需频率参数如87.5--108MHZ此时记忆输入(ENT)键灯点亮,按下此键后,刚输入的数据参数即可保存；4，按下输出电平（LEVEL）键，此时LEVEL屏无显示，输入高频信号发生器的输出电平数据参数如调频FM为100调幅AM为60,此时记忆输入(ENT)键灯点亮,按下此键后,刚输入的数据参数即可保存；5，高频信号发生器的三个显示屏所显示的数据参数与所需频率数据参数设定一致,调整正确后按下贮存(STO)键,此时记忆输入(ENT)键灯点亮,按下此键后,刚输入的数据参数即可保存；五、调幅使用：1，按下调幅（AM）键，同时按下“400HZ”键；2，其他操作方式可以按照调频的调整方法，将调幅所需频率的各数据参数设定输入对应的显示屏内；高频信号发生器各按键功能使用中英文对照表。
Agilent N9310A 射频信号发生器 说明书
全量程输入: 调制频率范围:
载波抑制: QPSK EVM: GMSK 相位误差: 连接端口和输入阻抗:
外部 I/Q 输入 < 1.5 (I2+Q2)=0.5 Vrms DC to 40 MHz 40 dBc 3% 1.2° rms BNC 阴头; 50 Ω
远控
USB 主控端口: 3xA 插口 USB 设备端口: 1xB 插口
分辨率: 调制频率: 偏移精度: 总谐波失真: 外部输入:
灵敏度: 输入阻抗:
(载频 100 KHz 以上)
内部 0 到 10 rad 0 到 5 rad < 1% 300 Hz 到 20 kHz. < ± (设置值的 5% + 0.2 rad) < 1.5%
1 Vp BNC; >100 kΩ (标称值)
汉英双语提升了产品的通用性
随着业务的全球化拓展，您的工程 师和技术人员遍布世界各地。因此， 在多语言环境下操作测量仪器的挑 战实际上已经成为一个基本的需求。
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针对屏幕上显示的操作信息， N9310A 射频信号发生器内置了英 语和汉语两种语言。不久，其它语言 的选件也将陆续推出。
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函数信号发生器的实现方法和使用方法 信号发生器是如何工作的
函数信号发生器的实现方法和使用方法信号发生器是如何工作的函数信号发生器是一种可以供应精密信号源的仪器，也就是俗称的波形发生器，最基本的应用就是通过函数信号发生器产生正弦波/方波/锯齿波/脉冲波/三角波等具有一函数信号发生器是一种可以供应精密信号源的仪器，也就是俗称的波形发生器，最基本的应用就是通过函数信号发生器产生正弦波/方波/锯齿波/脉冲波/三角波等具有一些特定周期性（或者频率）的时间函数波形来供大家作为电压输出或者功率输出等，它的频率范围跟它本身的性能有关，一般情况上都是可以从几毫赫甚至几微赫，甚至还可以显示输出超低频直到几十兆赫频率的波形信号源。
下面，大家就和我来了解一下它吧！函数信号发生器的实现方法:（1）用分立元件构成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。
早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调整方式也不够快捷，频率和占空比不能独立调整，二者相互影响。
（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。
鉴于此，美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。
MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。
在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。
（4）利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。
但成本较高。
产生所需参数的电测试信号仪器。
按其信号波形分为四大类：①正弦信号发生器。
紧要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。
按其不同性能和用途还可细分为低频（20赫至10兆赫）信号发生器、高频（100千赫至300兆赫）信号发生器、微波信号发生器、扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器等。
信号发生器的使用方法
信号发生器的使用方法
首先，使用信号发生器前需要对仪器进行基本的了解和熟悉。
通常，信号发生器具有频率调节、幅度调节、波形选择和输出端口
等基本功能。
在使用前，需要对这些功能进行熟悉，了解各个按钮
和旋钮的作用，以便后续的操作。
其次，接下来是设置信号发生器的参数。
根据实际需求，我们
需要确定所需的信号类型（正弦波、方波、三角波等）、频率、幅
度和相位等参数。
在设置参数时，需要根据具体的要求进行调节，
确保输出的信号符合实际需求。
然后，连接信号发生器到被测试的电路或设备上。
在连接时，
需要确保连接正确，避免产生误操作或损坏设备的情况发生。
同时，也需要注意信号发生器的输出端口和被测试设备的输入端口的匹配，确保信号能够正确输入到被测试设备中。
接着，打开信号发生器并开始输出信号。
在输出信号前，需要
确保信号发生器的电源已经打开，并且参数设置正确。
然后，通过
操作按钮或旋钮开始输出信号，观察输出的信号波形和参数是否符
合预期，如果有需要，可以进行进一步的调节。
最后，进行信号的测试和调试。
一旦信号输出，我们需要对输出的信号进行测试和调试，确保其符合实际需求。
可以通过示波器或其他测试设备对信号进行监测和分析，以确保信号的稳定性和准确性。
总的来说，使用信号发生器需要对仪器有一定的了解和熟悉，同时需要根据实际需求进行参数设置，并确保连接正确和信号输出稳定。
通过以上的步骤，我们可以正确、有效地使用信号发生器，并得到符合要求的信号输出。
希望以上内容能够对大家有所帮助。
宽带频率捷变和复杂调制信号发生器的设计
宽带频率捷变和复杂调制信号发生器的设计随着无线通信技术的不断发展，对于测试设备的要求也越来越高。
在测试传输系统时，需要使用一种能够模拟出真实世界的信号的工具，这个工具就是频率捷变和复杂调制信号发生器。
宽带频率捷变和复杂调制信号发生器主要用于测试各种类型的通信和雷达系统。
它能够产生各种类型的信号，例如 AM、FM、PM、ASK、FSK、PSK、QAM 等，具有频率捷变和基带信号调制等功能。
1. 基带信号处理基带信号处理是指通过数字信号处理技术对基带信号进行处理，从而生成可用于调制信号的波形。
在基带信号处理中，需要使用一些数字滤波器来滤除不必要的频率成分。
此外，还需要进行数字信号调制，例如 BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 等。
2. 模拟信号调制模拟信号调制是指将基带信号经过模拟调制器调制成高频信号。
在模拟信号调制中，一般使用中频和射频混频技术来实现。
此外，为了提高信号的质量，还需要对信号进行滤波和放大。
3. 频率捷变频率捷变的实现需要使用频率合成器，它能够生成非常精确的信号，并且能够快速地进行频率捷变。
频率合成器中一般使用锁相环技术，能够保证高精度的频率合成。
宽带频率捷变和复杂调制信号发生器设计的难点在于如何实现高精度、高稳定性的频率合成和频率捷变。
此外，还需要考虑被测系统中可能存在的各种干扰，从而设计相应的抗干扰技术。
总之，宽带频率捷变和复杂调制信号发生器是测试通信和雷达系统的重要工具，它能够提供多种类型的信号，并具有频率捷变和基带信号调制等功能。
在设计中需要考虑基带信号处理、模拟信号调制、频率捷变等多个方面，并且需要保证信号的稳定性和精度。
为频率捷变应用选择信号发生器
基于 ＹＩ Ｇ调谐振 荡器 ， 它是开关速 率受
限制 的源头 。
这 种信号发生 器的主要优点是其 内
在 某个信号发 生器 中 ，硬件模块 可 部能生 成复杂 的调制的基 带 ，得益于其
／ 调 尽 使 用户受到 了限制 。如果 测试 系统 只要 能包括一个 矢量上变频 器和一个ＡＷＧ， 可选 的内置Ｉ Ｑ 制和 灵活的ＡＷＧ。
一专写试 特测量 题：测
Ａ ｉ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ 公 司 ｇｌ ｔ ｅｈ ｏｏ ｉ ｅ ｓ
维普资讯
为频率捷变应用选择信号发生器
Ｊ ｈ ｔ ｔ ｎ ｏ ｎ Ｓｒ ｔ ａｏ
商用和军用无线电系统
选择
将ｓ定 为： 硬件 某个 公司开发 需要高带宽或 工作频率高 义 将
发生 器设 计 ，如 ＹＩ 调谐或 带状 合成 Ｇ
Ｓ ＷＧ被授 权开发 各模块 间的接 Ｉ 或频 率开关 ，以及在从 某个频率调 谐到 Ｉ ＝ １
器 。然 而 ，最近 出现 的基 于 合 成 仪 器 标 准 ，以提高不 同厂商 和模块之 间的互 下个 给定 了频率 和振幅稳定性 的频 率的 （ｙ ｔ ｅｉ－ ｎ ｔｕ ｎ ， Ｉ 架构的信 换性 。互换能 力将提高 测试 系统 的寿命 速率 。目前 ，最普遍 的传统信号发 生器 Ｓ ｎ ｈ ｔ ｉｓｒ ｍｅ ｔ Ｓ ） ｃ 号发生 器有 望改变这 种选择 。 当测试 频率捷变 无线电时 ，找到能 够跟 随所期望 的跳频 图案 的信号发 生器 选择仪器的构架 （ 跳变 速 率和 延 迟 时 间都 很快 的 仪 器 ）
合带有超宽带 调制器的 矢量 上变频 器是 解决 方案之 一 。
图 ２Ｎ ２１ ８ ４ Ａ任意 波形发 生器工 作在 １ ２ Ｇ ／ （０ Ｍ ｚ ，Ｎ ２ Ａ矢 量上 变频器可 从 ．５ ｓ ｓ ５ ０ Ｈ ） ８ １ ２
信号发生器的基本参数和使用方法
信号发生器本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤1、信号发生器参数性能频率范围：0.2Hz~2MHz 粗调、微调旋钮正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波0.5" 大型LED 显示器可调DC offset 电位输出过载保护信号发生器/ 信号源的技术指标: 主要输出波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出振幅>20Vp-p （opencircuit）；>10Vp-p （加50Ω 负载）阻抗50Ω+10%衰减器-20dB+1.0dB （at 1kHz）DC 飘移<-10V ~ >+10V, （<-5V ~ >+5V 加50Ω负载）周期控制1 : 1 to 10 : 1 continuously rating显示幕4 位LED 显示幕频率范围0.2Hz to2MHz（共7 档）频率控制Separate coarse and fine tuning正弦波失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB 100kHz~ 2MHz 三角波线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~ 2MHz对称性<2% 0.2Hz ~100kHz上升/ 下降时间<120nSCMOS输出位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调上升/ 下降时间<120nSTTL 输出位准>3Vpp上升/ 下降时间<30nSVCF输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio输入阻抗10kΩ (± 10%)使用电源交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz附件电源线× 1, 操作手册× 1, 测试线GTL-101 × 1230（宽）× 95（高）× 280（长） mm,约2.1 公斤信号发生器是为进行电子测量提供满足一定技术要求电信号的仪器设备。
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频率信号发生器[为频率捷变应用选择信号发生器]
Agilent Technologies公司 John Stratton 合成仪器架构为商用和军用无线电系统的设计师提供了更多选择根据信号发生器的主要用途或公司的预算，设计师通常会采用传统的信号发生器设计，如YIG调谐或带状合成器。
然而，最近出现的基于合成仪器(Synthetic-instrument，SI)架构的信号发生器有望改变这种选择。
当测试频率捷变无线电时，找到能够跟随所期望的跳频图案的信号发生器(跳变速率和延迟时间都很快的仪器)使用户受到了限制。
如果测试系统只要求产生简单的频率调制，或仅作为快速跳变的本地振荡器，那么选择快速调谐信号发生器就行了。
不过，这种信号发生器是无法产生最近商用无线或军用通信标准所需的复杂的调制信号。
因此，设计人员通常会购买两台或更多的信号发生器来完成该种应用的某一个任务，这就增加了相当可观的花费。
合成仪器信号发生器――包括一个任意波形发生器(AWG)和一个矢量上变频器――的出现使得减少所需仪器的个数成为可能，从而降低了成本。
什么是合成仪器
SIWG(合成仪器工作组)将SI定义为：将硬件和软件模块结合在一起以实现仪器配置的灵活性，如图1所示，从而和传统仪器相匹敌。
SIWG被授权开发各模块间的接口标准，以提高不同厂商和模块之间的互换性。
互换能力将提高测试系统的寿命和升级能力。
选择仪器的构架
在某个信号发生器中，硬件模块可能包括一个矢量上变频器和一个AWG，软件模块可能包括一些基带信号发生软件。
软件部分可以装在PC中也可以装在AWG中。
采用SI信号发生器的好处是为设计师提供了依据被测设备选
择仪器性能的灵活性。
例如，若所有被测设备都是窄带、低频，测试工程师就可以选用一个便宜的AWG和RF上变频器。
又如，当某个公
司开发需要高带宽或工作频率高的新产品时，工程师可以仅升级此前选好的AWG或上变频器。
传统的信号发生器有给定的调谐、或频率开关，以及在从某个
频率调谐到下个给定了频率和振幅稳定性的频率的速率。
目前，最普遍的传统信号发生器基于YIG调谐振荡器，它是开关速率受限制的源头。
这种信号发生器的主要优点是其内部能生成复杂的调制的基带，得益于其可选的内置I／Q调制和灵活的AWG。
尽管这类仪器的开关
速率逐年上升，最新的产品的开关速率可以满足商用无线产品的需求，但对于频率捷变雷达等应用还不够快。
另一种信号发生器是带状合成器设计。
为获得期望的基频，合
成器将高性能的本地振荡器的输出倍频或分频。
这种技术可使开关速率小于1μs――这么快的速率足以满足如Link 16高级战术雷达等许多雷达应用的需求，但是，这种设计并没有Link 16和其他现代的频率捷变数字通信应用所需的灵活调制类型。
如何解决这个看似矛盾的问题呢?采用一个超宽带宽的AWG配合带有
超宽带调制器的矢量上变频器是解决方案之一。
另一种选择是采用“黄金样品(golden radio)”信号发生法。
这种方法从很早就开始采用了，一直是测试最新的调制格式的唯一方法。
这种方法使用一台实际的无线电作为测试设备的一部分，首先在测试设备中已校准的部分(如功率计、频谱分析仪和矢量信号分析仪)测试无线电的性能，假定这个无线电的性能是“完美”的。
这个“金子般的”完美的无线电此后就被用来测量其他可比的无线电。
这种测试方法有很多优点，包括低成本和正确的调制数据和格式。
然而，黄金样品往往不能像NIST(国家标准及技术学会)可追踪测试设备一样稳定，所以就会出现一些问题。
如果黄金样品的性能发生了变化，就有可能留下好的产品而使有问题的那些通过测试。
折中方案的实例
Link 16是一个很好的例子，它同时挑战了开关速率和当今复杂调制方案所需的灵活性。
一些读者可能对这种军用系统不熟悉，其实它的无线电广播技术也可在商用系统中见到。
Link 16是一个对等的军用战术无线电网络，以其频率灵敏性来避免干扰，和流行的蓝牙网络的操作方式很相似。
亚微秒开关速率和数据编码所需的最小频移键控(MSK)调制使生成的Link 16波形具有挑战性。
目前，现有的信号发生器都还不能同时提供高开关速率和高灵活性，这就需要客户采用定制的信号发生器或采用“黄金样品”法来测试Link 16无线电。
然而，这些方式要么成本很高，要么没有足够的支持，要么则不能提供所需的测试精确比率(TAR)以验证其操作性能。
军事应用中，最低的TAR要求是3：1，意思是信号发生器的性能至少应是被测无线电的3倍。
由于“黄金样品”法采用实际的无线电，它的TAR值仅稍稍优于1：1。
与蓝牙不同，Link 16的频率跳变顺序由安全密码单元决定，安全密码单元将给出在哪里调谐以接收下一个数据信息。
这个附加的需求促使无线电厂商采用“黄金样品”法。
但由于发生器必须是测试
设备中的安全的部分，比通用仪器复杂得多，采用定制的信号发生器的做法无法实现。
SI信号发生器能够解决这个复杂的问题，如图2所示。
其中AWG 提供了能够将任意调制格式和相关数据存入内存的灵活性。
采用SI信号发生器，人们可以调谐上变频器到期望的频率，并对AWG编程，数字式改变其频率，而不用试图调谐矢量I／Q上变频器来满足加密。
AWG的带宽(采样率)应该至少和跳频(Link 16为255MHz)的宽度一样，那么测试工程师就可以对所有可能的(基带)频率以所需的波形来编程，这些将被以正确的顺序进行排序。
这与快速调谐无线电的效果一样。
矢量上变频器必须达到所需的整个跳变波形范围的带宽(255MHz)。
由于跳变的图形往往是的，这就需要能够直接与加密硬件接口的方法。
用加密设备提供的数字口令来告知AWG播放哪段波形将提供所需的连接。
如果所需的仅是窄带RF能力，那么目前SI方案可能要比传统的信号发生器成本低。
不过，随着高性能DAC的价格不断降低，SI 信号发生器的应用将越来越普遍。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
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