CN103176002A - 一种谐波生成方法、装置和信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种谐波生成方法、装置和信号发生器，方法包括：获取各次谐波的幅度补偿系数；根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式；根据幅度补偿系数及当前谐波公式获取当前谐波的波表数据；获取幅度配置增益系数；将波表数据、基波参数、幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出；配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。本发明实施例不但可以实现真正的谐波输出，而谐波波形在输出幅度上更加精确，另外本发明实施例各次谐波的各项参数均可调，同时支持用户自定义的任意次谐波输出，谐波输出方式更加灵活。

Description

一种谐波生成方法、装置和信号发生器

技术领域

本发明涉及信号发生领域，尤其是涉及一种谐波生成方法、装置和信号发生器。

背景技术

谐波是频率为基波的倍数的辅波或分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相位，在高压电力系统的检测领域，常常需要模拟电网谐波的标准信号源对检测设备的性能进行校验，例如高压电力线路的相位检测，避雷器的性能检测，用户电能表的性能校验等。因此，如何产生高质量的谐波信号则至关重要。

传统的谐波现实是将几个不同频率的信号相叠加而成，例如将1MHz、3MHz、5MHz、7MHz、9MHz等信号的输出叠加起来，就形成了基波1MHz和3次、5次、7次、9次的谐波波形。这种方式缺点较为明显，其需要有较多的信号发生器，而且频率都是固定的调节，不能连续改变，另外信号合成匹配电路比较复杂。

而目前在信号源领域，是利用通道耦合技术来产生谐波的，其工作原理是：一个通道输出“基波”，另一个通道输出“谐波”。假设CH1输出频率为1Hz正弦波，CH2输出频率为2Hz正弦，就算是输出2次谐波。如果要输出5次谐波，就把CH2的输出修改为5Hz。如果要输出256次谐波，就把CH2的输出修改为256Hz。这就是通道耦合技术，只是不断的修改频率耦合差而已。

这种信号发生器无法输出一个真正的谐波波形，而是基波谐波独立输出。另外其只能输出一个谐波，无法输出多次谐波。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种谐波生成方法、装置和信号发生器，用于实现真正的谐波输出。

一方面，本发明实施例提供了一种谐波生成方法，该方法包括：获取各次谐波的幅度补偿系数；根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式；根据所述幅度补偿系数及所述当前谐波公式获取当前谐波的波表数据；获取幅度配置增益系数，所述幅度配置增益系数为谐波波形的幅度最大值与基波波形的幅度最大值的比值；将所述波表数据、基波参数、所述幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出；配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的方法还包括：接收用户修改谐波次数的操作指令；判断修改的谐波次数是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改谐波次数操作，若未超出，则根据所述操作指令调整各次谐波的输出位标识；判断该次谐波次数修改是否影响输出，若不影响输出，则结束该次修改谐波次数操作，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的方法还包括：接收用户修改谐波类型的操作指令，所述谐波类型包括奇次谐波、偶次谐波、顺序谐波和自定义谐波；根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识，并重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例中当用户选择自定义谐波时，根据用户的操作指令调整各次谐波的输出标识后，还包括：判断该次修改是否影响输出，若影响输出，则结束该次修改操作，若不影响输出，则则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的方法还包括：接收用户修改n次谐波幅度的操作指令，n为正整数；判断修改的谐波幅度是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改n次谐波幅度操作，若未超出，则根据所述操作指令调整所述n次谐波的幅度值；判断所述n次谐波是否正在输出，若不在输出，则结束该次修改n次谐波幅度操作，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的方法还包括：接收用户修改n次谐波相位的操作指令，n为正整数；判断修改的谐波相位是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改n次谐波相位操作，若未超出，则根据所述操作指令调整所述n次谐波的相位值；判断所述n次谐波是否正在输出，若不在输出，则结束该次修改n次谐波相位操作，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

另一方面，本发明实施例还提供了一种谐波生成装置，该装置包括：补偿系数获取单元，用于获取各次谐波的幅度补偿系数；谐波确定单元，用于根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式；波表数据获取单元，用于根据所述幅度补偿系数及所述当前谐波公式获取当前谐波的波表数据；增益系数获取单元，用于获取幅度配置增益系数，所述幅度配置增益系数为谐波波形的幅度最大值与基波波形的幅度最大值的比值；第一配置单元，用于将所述波表数据、基波参数、所述幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出；第二配置单元，用于配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的装置还包括谐波次数修改单元，所述谐波次数修改单元包括：指令接收模块，用于接收用户修改谐波次数的操作指令；第一判断模块，用于判断修改的谐波次数是否超出设定的范围；调整模块，用于当所述第一判断模块判断谐波次数未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整各次谐波的输出位标识；第二判断模块，用于判断该次谐波次数修改是否影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的装置还包括谐波类型修改单元，所述谐波类型修改单元包括：指令接收模块，用于接收用户修改谐波类型的操作指令，所述谐波类型包括奇次谐波、偶次谐波、顺序谐波和自定义谐波；调整模块，用于根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识。

优选地，本发明实施例中当用户选择自定义谐波时，根据用户的操作指令调整各次谐波的输出标识后，所述谐波类型修改单元还包括：判断模块，用于判断该次修改是否影响输出，若不影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的装置还包括谐波幅度修改单元，所述谐波幅度修改单元包括：指令接收模块，用于接收用户修改n次谐波幅度的操作指令，n为正整数；第一判断模块，用于判断修改的谐波幅度是否超出设定的范围；调整模块，用于当所述第一判断模块判断修改的谐波幅度未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整所述n次谐波的幅度值；第二判断模块，用于判断所述n次谐波是否正在输出，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

优选地，本发明实施例的装置还包括：谐波相位修改单元，所述谐波相位修改单元包括：指令接收模块，用于接收用户修改n次谐波相位的操作指令，n为正整数；第一判断模块，用于判断修改的谐波相位是否超出设定的范围；调整模块，用于当所述第一判断模块判断修改的谐波相位未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整所述n次谐波的相位值；第二判断模块，用于判断所述n次谐波是否正在输出，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

另一方面，本发明实施例还提供了一种信号发生器，包括如上所述的谐波生成装置。

本发明实施例不但可以实现真正的谐波输出，而谐波波形在输出幅度上更加精确，另外本发明实施例各次谐波的各项参数均可调，同时支持用户自定义的任意次谐波输出，谐波输出方式更加灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种谐波生成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种修改谐波次数的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种修改谐波次数的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种修改谐波类型的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种修改谐波类型的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种修改谐波幅度及相位的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种谐波生成装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种谐波生成装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种谐波次数修改单元的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种谐波类型修改单元的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种谐波幅度修改单元的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种谐波相位修改单元的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种信号发生器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明实施例提供的一种谐波生成方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

S101：获取各次谐波的幅度补偿系数。

谐波是正弦波，标准的正弦波信号可以通过如下公式(1)表示：

f(t)＝A₀sin(2πf₀t+θ₀)    (1)

其中A表示该正弦信号幅度信息，f代表频率信息，θ代表相位信息。

多个正弦信号的叠加的公式(2)为：

f(t)＝A₀sin(2πf₀t+θ₀)+A₁sin(2πf₁t+θ₁)+...+A_nsin(2πf_nt+θ_n)    (2)

当f1到fn的频率均为f0的N次整数倍时，上述公式(2)便是一个以f0为基波的N次谐波波形，其中An表示了第n次谐波的幅度，θn表示了第n次谐波的相位。通过修改An和θn便可以修改第n次谐波的输出。

公式(2)是一个理想的谐波合成公式，根据这个公式合成得来的谐波在理想的硬件支持下是可以输出完美的谐波波形的，但是通过该共公式生成的波形数据在现实中是无法输出正确的谐波波形的，在频谱仪下观察会发现高次谐波的功率不够，尤其是高频的高次谐波。这是由滤波器的硬件特性造成的。因此需要对高频衰减进行补偿，通过补偿得到修改后的波形公式(3)如下：

$f\left(t\right)=K_{f_0}{A}_0\sin (2\mathrm{\π}{f}_{0}t+{\mathrm{\θ}}_0)+K_{f_1}{A}_1\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_1)+...+K_{f_n}{A}_n\sin (2\mathrm{\π}{f}_{n}t+{\mathrm{\θ}}_n)---\left(3\right)$

通过公式(3)生成的波形数据就可以实现高精度的谐波输出，其中Kfn即为步骤S101所要得到的幅度补偿系数。在本实施例中，由于信号发生器设备在出厂时会进行平坦度校准，而平坦度校准就是为了抵消幅度的衰减，因此本实施例的Kfn就是n次谐波频率下的平坦度校准值。

S102：根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式。

在本实施例中，可以通过设置输出位标识来选择需要输出的第n次谐波，假设系统最多支持16次谐波，且16次谐波全部输出，则16个输出标志位都可以设置为输出，则当前谐波公式如下式(4)：

$f\left(t\right)=K_{f_0}{A}_0\sin (2\mathrm{\π}{f}_{0}t+{\mathrm{\θ}}_0)+K_{f_1}{A}_1\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_1)+...+K_{f15}{A}_{15}\sin (2\mathrm{\π}{f}_{15}t+{\mathrm{\θ}}_{15})---\left(4\right)$

S103：根据幅度补偿系数及当前谐波公式获取当前谐波的波表数据。

当根据步骤S102确定了当前谐波公式后，将基波和各次谐波的幅度信息、相位信息、频率信息以及对应的幅度补偿系数代入谐波公式，即可求得谐波波形。另外，在本实施例中海可以统计谐波波形的最大幅度值和最小幅度值，再根据该最大幅度值和最小幅度值对整个谐波波形进行归一化处理，使其数值符合信号发生器波表的标准格式。在本实施例中，该波表数据级即为与上述谐波波形相关的各种数据。

S104：获取幅度配置增益系数，该幅度配置增益系数为谐波波形的幅度最大值与基波波形的幅度最大值的比值。

因为谐波波形的输出涉及一个功率的问题，高次谐波幅度越大，设备需要输出的功率越大，假设基波幅度为0dBm，如果没有谐波输出的时候配置0dBm的话，输出是准确的，但假如16次谐波均输出的情况下，再配置0dBm的幅度，则输出总功率不够，在频谱下看输出幅度均下降，因此需要增大输出幅度以增加总功率，来使得各次谐波输出幅度精确，因此在本实施例中需要计算出幅度配置增益系数Ka，在后续步骤中配置幅度时使用。

在本实施例中幅度配置增益系数Ka等于谐波波形的最大幅度值比上基波波形的最大幅度值，具体可以用如下公式(5)表示：

Ka＝f(t)max/f1(t)max    (5)

其中f(t)max表示谐波波形的最大幅度值，f1(t)max表示基波波形的最大幅度值。

S105：将波表数据、基波参数、幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出。

在本实施例中，在FPGA中配置了谐波波形的的波表数据后，还需要再配置基波的参数，比如基波的频率、相位和偏移等。然后再将幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到FPGA的幅度寄存器中。

S106：配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。

在本实施例中，运行标志位是控制FPGA中的DDS是否运行，从而是否产生波形信号的，而输出标识位是控制输出继电器开关的，从而控制DDS产生的波形信号是否输出。

本发明实施例不但可以实现真正的谐波输出，而谐波波形在输出幅度上更加精确，另外本发明实施例各次谐波的各项参数均可调，同时支持用户自定义的任意次谐波输出，谐波输出方式更加灵活。

如图2所示为本发明实施例提供的一种修改谐波次数的流程示意图，修改谐波次数后会影响到输出波形，因此修改谐波波形后需要重新生成谐波波形并配置，该方法包括如下步骤：

S201：接收用户修改谐波次数的操作指令。

S202：判断修改的谐波次数是否超出设定的范围，若超出，则进入步骤S203，若未超出，则进入步骤S204。

按照本发明实施例的方法生成谐波，随着谐波输出次数的增加，耗时也会增加，因此需要对谐波次数的进行设置，以增加用户体验。

谐波次数设置决定了当前谐波总输出次数上限，假设用户设置谐波次数为10次，则系统最大输出谐波次数为10次。此时如果用户自定义输出2、6、7、9、11、16次输出，则只会输出第2、6、7、9次谐波，而如果用户设定输出全部谐波，则谐波会限制到第十次输出。

S203：结束该次修改谐波次数操作或者将谐波次数设置为最大值或最小值。在本实施例中并不限定超过谐波次数设定范围时的具体操作，本领域技术人员可以自行设置。

S204：根据修改谐波次数的操作指令调整各次谐波的输出位标识。

S205：判断该次谐波次数修改是否影响输出，若不影响，则结束该次谐波次数修改操作，若影响，则进入步骤S206。

S206：重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。本步骤实际上是指重新执行图1实施例所对应的步骤S101-S106。

下面通过一具体实例对谐波次数设置进行进一步说明，如图3所示为本发明实施例提供的另一种修改谐波次数的流程示意图。

在本实施例中，用户修改谐波次数可以使用信号发生器上的键盘直接输入或者旋钮进行修改。

当使用键盘直接输入时，用户直接键入想控制最高谐波次数的数字，然后按菜单上的“确认”键，或者直接按前面板上的“Enter”键。然后系统会对用户输入的数字进行参数验证，如果用户输入的参数大于最大值或者小于最小值，系统都将该参数限制到对应的最大值或者最小上，并给出提示消息。然后系统会判断本次修改“谐波次数”是否会对输出波形造成影响，如果有影响则重新按照公式生成波形数据并进行配置，如果没有影响则直接退出。

当用户使用旋钮进行修改时，右旋对参数进行加操作，左旋对参数进行减操作，当参数发生变化后进行参数验证，与键盘输入不同的是当参数大于最大值或小于最小值时，不是限制到最大最小值，而是还原到原来的值，既参数不发生变化，自然也不会影响波形输出，不需要重新生成和配置谐波波形，直接结束即可。当旋钮修改参数不受限制时，则直接修改参数，然后需要判断本次谐波次数修改是否会影响波形输出，如果影响则重新生成和配置波形，如果不影响则直接结束。

如图4所示为本发明实施例提供的一种修改谐波类型的流程示意图，修改谐波类型后也可能会影响到输出波形，因此修改谐波类型后需要重新生成谐波波形并配置，该方法包括如下步骤：

S401：接收用户修改谐波类型的操作指令，该谐波类型包括奇次谐波、偶次谐波、顺序谐波和自定义谐波。

在本实施例中，奇次谐波就是只输出谐波次数为1、3、5、7、9、11等奇数次的谐波，具体能输出多少次，受用户设置的谐波次数的限制。

偶次谐波就是只输出谐波次数为2、4、6、8、10、12等偶数次的谐波，具体能输出多少次，也受用户设置的谐波次数的限制。

顺序谐波就是所有的谐波都输出，直到用户设置的谐波次数的上限。

自定义谐波是允许用户指定任意次数的谐波输出，用户可以任意的组合输出谐波，自定义谐波的输出仍然受到用户设置的谐波次数的限制。

S402：根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识。

作为本发明的一个实施例，当用户选择自定义谐波时，根据用户的操作指令调整各次谐波的输出标识后，还可以包括判如下步骤：断该次修改是否影响输出，若不影响输出，则结束该次修改操作，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

S403：重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

下面通过一具体实例对谐波次数设置进行进一步说明，如图5所示为本发明实施例提供的另一种修改谐波类型的流程示意图。

当用户选择奇次谐波、偶次谐波或顺序谐波时，系统首先判断当前是否是用户所选择的奇次谐波、偶次谐波或顺序谐波，若是，则结束修改，若不是，则切换到奇次谐波、偶次谐波或顺序谐波，同时置位相应的输出标识位并重新生成谐波波形并配置输出。需要指出的是，当用户选择奇次谐波时，置位输出标志位后海可以判断输出次数是否小于3，若小于3则修改谐波次数为3，若大于3，则根据设置的谐波次数重新生成谐波波形并配置输出。

当选择自定义谐波类型时，系统首先判断当前谐波类型是不是自定义谐波，如果不是自定义谐波，则修改谐波类型为自定义类型，并将各次谐波输出标志位更新为用户设置的自定义谐波输出标志，并重新生成谐波波形并配置输出。

如果当前已经是自定义谐波类型，则显示自定义谐波光标，运行用户设置各次谐波输出状态，当用户修改谐波输出状态后，更新谐波输出标志位，然后判断当前修改是否影响谐波波形输出，如果不影响则直接退出，如果影响谐波输出则重新生成谐波波形并配置输出。

如图6所示为本发明实施例提供的一种修改谐波幅度及相位的流程示意图，该方法包括如下步骤：

S601：接收用户修改n次谐波幅度或相位的操作指令，n为正整数。

S602：判断修改的谐波幅度或相位是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改，若未超出，则进入步骤S603。

S603：根据该操作指令调整n次谐波的幅度值或相位值。

S604：判断所述n次谐波是否正在输出，若不在输出，则结束该次修改，若正在输出，则进入步骤S605。

S605：重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

如图7所示为本发明实施例提供的一种谐波生成装置的结构示意图，该谐波生成装置包括：补偿系数获取单元701、谐波确定单元702、波表数据获取单元703、增益系数获取单元704、第一配置单元705和第二配置单元706，其中：

补偿系数获取单元701用于获取各次谐波的幅度补偿系数。

在本实施例中，由于信号发生器设备在出厂时会进行平坦度校准，而平坦度校准就是为了抵消幅度的衰减，因此本实施例的幅度补偿系数就是n次谐波频率下的平坦度校准值。

谐波确定单元702用于根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式。在本实施例中，可以通过设置输出位标识来选择需要输出的第n次谐波。

波表数据获取单元703用于根据幅度补偿系数及当前谐波公式获取当前谐波的波表数据。

当谐波确定单元702确定了当前谐波公式后，波表数据获取单元703将基波和各次谐波的幅度信息、相位信息、频率信息以及对应的幅度补偿系数代入谐波公式，即可求得谐波波形。另外，在本实施例中海可以统计谐波波形的最大幅度值和最小幅度值，再根据该最大幅度值和最小幅度值对整个谐波波形进行归一化处理，使其数值符合信号发生器波表的标准格式。在本实施例中，该波表数据级即为与上述谐波波形相关的各种数据。

增益系数获取单元704用于获取幅度配置增益系数，该幅度配置增益系数为谐波波形的幅度最大值与基波波形的幅度最大值的比值。

因为谐波波形的输出涉及一个功率的问题，高次谐波幅度越大，设备需要输出的功率越大，假设基波幅度为0dBm，如果没有谐波输出的时候配置0dBm的话，输出是准确的，但假如16次谐波均输出的情况下，再配置0dBm的幅度，则输出总功率不够，在频谱下看输出幅度均下降，因此需要增大输出幅度以增加总功率，来使得各次谐波输出幅度精确，因此在本实施例中需要增益系数获取单元704计算出幅度配置增益系数Ka，在后续步骤中配置幅度时使用，具体可以通过上述公式(5)来计算出幅度配置增益系数Ka。

第一配置单元705用于将波表数据、基波参数、幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出。

在本实施例中，第一配置单元705在FPGA中配置了谐波波形的的波表数据后，还需要再配置基波的参数，比如基波的频率、相位和偏移等。然后再将幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到FPGA的幅度寄存器中。

第二配置单元706用于配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。

在本实施例中，运行标志位是控制FPGA中的DDS是否运行，从而是否产生波形信号的，而输出标识位是控制输出继电器开关的，从而控制DDS产生的波形信号是否输出。

如图8所示为本发明实施例提供的另一种谐波生成装置的结构示意图，该谐波生成装置包括：补偿系数获取单元801、谐波确定单元802、波表数据获取单元803、增益系数获取单元804、第一配置单元805、第二配置单元806、谐波次数修改单元807、谐波类型修改单元808、谐波幅度修改单元809和谐波相位修改单元810，其中补偿系数获取单元801、谐波确定单元802、波表数据获取单元803、增益系数获取单元804、第一配置单元805和第二配置单元806与图7对应实施例中相类似，在此不在赘述。

谐波次数修改单元807用于根据用户指令修改谐波次数，如图9所示为本发明实施例提供的一种谐波次数修改单元的结构示意图，该谐波次数修改单元807包括：指令接收模块8071、第一判断模块8072、调整模块8073和第二判断模块8074，其中：

指令接收模块8071用于接收用户修改谐波次数的操作指令。

第一判断模块8072用于判断修改的谐波次数是否超出设定的范围，若超出范围，则结束该次修改谐波次数操作或将谐波次数修改为最大值或最小值；若未超出范围，则通知调整单元8073进行相应操作。

调整模块8073用于当第一判断模块8072判断谐波次数未超出设定的范围时，根据操作指令调整各次谐波的输出位标识。

第二判断模块8074用于判断该次谐波次数修改是否影响输出，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形，若不影响输出，则结束该次修改谐波次数操作。

谐波类型修改单元808用于根据用户指令修改谐波类型，如图10所示为本发明实施例提供的一种谐波类型修改单元的结构示意图，该谐波类型修改单元808包括：指令接收模块8081、调整模块8082和判断模块8083，其中：

指令接收模块8081用于接收用户修改谐波类型的操作指令，该谐波类型包括奇次谐波、偶次谐波、顺序谐波和自定义谐波。

在本实施例中，奇次谐波就是只输出谐波次数为1、3、5、7、9、11等奇数次的谐波，具体能输出多少次，受用户设置的谐波次数的限制。

偶次谐波就是只输出谐波次数为2、4、6、8、10、12等偶数次的谐波，具体能输出多少次，也受用户设置的谐波次数的限制。

顺序谐波就是所有的谐波都输出，直到用户设置的谐波次数的上限。

自定义谐波是允许用户指定任意次数的谐波输出，用户可以任意的组合输出谐波，自定义谐波的输出仍然受到用户设置的谐波次数的限制。

判断模块8083用于当用户选择自定义模式，且当前正处于自定义模式时，判断该次修改是否影响输出，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形，若不影响输出，则结束该次谐波类型修改操作。

调整模块8082用于根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识。具体来说，调整模块还需要判断当前模式和用户修改的模式是否相同，若相同，则结束操作，若不相同，再根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识。

谐波幅度修改单元809用于根据用户指令修改谐波幅度，如图11所示为本发明实施例提供的一种谐波幅度修改单元的结构示意图，该谐波幅度修改单元809包括：指令接收模块8091、第一判断模块8092、调整模块8093和第二判断模块8094，其中：

指令接收模块8091用于接收用户修改n次谐波幅度的操作指令，n为正整数。

第一判断模块8092用于判断修改的谐波幅度是否超出设定的范围，若超出，则结束该次修改操作，若未超出，则通知调整模块8093进行相应操作。

调整模块8093用于当第一判断模块8092判断修改的谐波幅度未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整所述n次谐波的幅度值。

第二判断模块8094用于判断n次谐波是否正在输出，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形，若未在输出，则结束该次修改操作。

谐波相位修改单元810用于根据用户指令修改谐波相位，如图12所示为本发明实施例提供的一种谐波相位修改单元的结构示意图，该谐波相位修改单元810包括：指令接收模块8101、第一判断模块8102、调整模块8103和第二判断模块8104，其中：

指令接收模块8101用于接收用户修改n次谐波相位的操作指令，n为正整数。

第一判断模块8102用于判断修改的谐波相位是否超出设定的范围，若超出，则结束该次修改操作，若未超出，则通知调整模块8103进行相应操作。

调整模块8103用于当第一判断模块8102判断修改的谐波相位未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整所述n次谐波的幅度值。

第二判断模块8104用于判断n次谐波是否正在输出，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形，若未在输出，则结束该次修改操作。

当上述谐波次数修改单元807、谐波类型修改单元808、谐波幅度修改单元809和谐波相位修改单元810修改完毕后，都需要重新生成谐波波形并配置输出，因此谐波次数修改单元807、谐波类型修改单元808、谐波幅度修改单元809和谐波相位修改单元810都和补偿系数获取单元801进行相连。

本发明实施例不但可以实现真正的谐波输出，而谐波波形在输出幅度上更加精确，另外本发明实施例各次谐波的各项参数均可调，同时支持用户自定义的任意次谐波输出，谐波输出方式更加灵活。

如图13为本发明实施例提供的一种信号发生器的结构示意图，该信号发生器130包括如上所述的谐波生成装置131，谐波生成装置可以参见上述描述，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种谐波生成方法，其特征在于，所述方法包括：

获取各次谐波的幅度补偿系数；

根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式；

根据所述幅度补偿系数及所述当前谐波公式获取当前谐波的波表数据；

获取幅度配置增益系数，所述幅度配置增益系数为谐波波形的幅度最大值与基波波形的幅度最大值的比值；

将所述波表数据、基波参数、所述幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出；

配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。

2.如权利要求1所述的谐波生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收用户修改谐波次数的操作指令；

判断修改的谐波次数是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改谐波次数操作或将谐波次数修改为最大值或最小值，若未超出，则根据所述操作指令调整各次谐波的输出位标识；

判断该次谐波次数修改是否影响输出，若不影响输出，则结束该次修改谐波次数操作，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

3.如权利要求1所述的谐波生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收用户修改谐波类型的操作指令，所述谐波类型包括奇次谐波、偶次谐波、顺序谐波和自定义谐波；

根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识，并重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

4.如权利要求3所述的谐波生成方法，其特征在于，当用户选择自定义谐波时，根据用户的操作指令调整各次谐波的输出标识后，还包括：

判断该次修改是否影响输出，若影响输出，则结束该次修改操作，若不影响输出，则则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

5.如权利要求1所述的谐波生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收用户修改n次谐波幅度的操作指令，n为正整数；

判断修改的谐波幅度是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改n次谐波幅度操作，若未超出，则根据所述操作指令调整所述n次谐波的幅度值；

判断所述n次谐波是否正在输出，若不在输出，则结束该次修改n次谐波幅度操作，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

6.如权利要求1所述的谐波生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收用户修改n次谐波相位的操作指令，n为正整数；

判断修改的谐波相位是否超出设定的范围，若超出则结束该次修改n次谐波相位操作，若未超出，则根据所述操作指令调整所述n次谐波的相位值；

判断所述n次谐波是否正在输出，若不在输出，则结束该次修改n次谐波相位操作，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

7.一种谐波生成装置，其特征在于，所述装置包括：

补偿系数获取单元，用于获取各次谐波的幅度补偿系数；

谐波确定单元，用于根据当前各次谐波的输出位标识确定当前谐波公式；

波表数据获取单元，用于根据所述幅度补偿系数及所述当前谐波公式获取当前谐波的波表数据；

增益系数获取单元，用于获取幅度配置增益系数，所述幅度配置增益系数为谐波波形的幅度最大值与基波波形的幅度最大值的比值；

第一配置单元，用于将所述波表数据、基波参数、所述幅度配置增益系数和基波幅度的乘积配置到现场可编程门阵列FPGA中以供直接数字式频率合成器DDS输出；

第二配置单元，用于配置DDS的运行标志位和输出标识位以输出谐波波形。

8.如权利要求7所述的谐波生成装置，其特征在于，所述装置还包括谐波次数修改单元，所述谐波次数修改单元包括：

指令接收模块，用于接收用户修改谐波次数的操作指令；

第一判断模块，用于判断修改的谐波次数是否超出设定的范围；

调整模块，用于当所述第一判断模块判断谐波次数未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整各次谐波的输出位标识；

第二判断模块，用于判断该次谐波次数修改是否影响输出，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

9.如权利要求7所述的谐波生成装置，其特征在于，所述装置还包括谐波类型修改单元，所述谐波类型修改单元包括：

指令接收模块，用于接收用户修改谐波类型的操作指令，所述谐波类型包括奇次谐波、偶次谐波、顺序谐波和自定义谐波；

调整模块，用于根据修改谐波类型的操作指令调整各次谐波的输出位标识。

10.如权利要求9所述的谐波生成装置，其特征在于，当用户选择自定义谐波时，根据用户的操作指令调整各次谐波的输出标识后，所述谐波类型修改单元还包括：

判断模块，用于判断该次修改是否影响输出，若影响输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

11.如权利要求7所述的谐波生成装置，其特征在于，所述装置还包括谐波幅度修改单元，所述谐波幅度修改单元包括：

指令接收模块，用于接收用户修改n次谐波幅度的操作指令，n为正整数；

第一判断模块，用于判断修改的谐波幅度是否超出设定的范围；

调整模块，用于当所述第一判断模块判断修改的谐波幅度未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整所述n次谐波的幅度值；

第二判断模块，用于判断所述n次谐波是否正在输出，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

12.如权利要求7所述的谐波生成装置，其特征在于，所述装置还包括：谐波相位修改单元，所述谐波相位修改单元包括：

指令接收模块，用于接收用户修改n次谐波相位的操作指令，n为正整数；

第一判断模块，用于判断修改的谐波相位是否超出设定的范围；

调整模块，用于当所述第一判断模块判断修改的谐波相位未超出设定的范围时，根据所述操作指令调整所述n次谐波的相位值；

第二判断模块，用于判断所述n次谐波是否正在输出，若正在输出，则重新获取幅度补偿系数、波表数据、幅度配置增益系数来配置FPGA及DDS以输出谐波波形。

13.一种信号发生器，其特征在于，包括如权利要求7-12任一所述的谐波生成装置。

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