CN106598136A - 一种通用型信号源装置及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通用型信号源装置及实现方法，一控制模块，实现人机交互，并发出控制信号；若干信号处理端，接收上述控制信号，并进行独立的频率、相位和幅度控制，再经过滤波处理后将控制信号输出，方法则基于该装置实现，通过DDS模块实现扩频调制和/或抑制载波双边带调制两种工作模式，对内部各同步输出通道进行独立的频率、相位和幅度控制，然后输出调制后的信号，再把输出信号经过滤波处理后输出。该一种通用型信号源装置及实现方法与现有技术相比，充分利用频率合成技术的优势，在一种平台上实现了扩频调制和抑制载波双边带调制；在满足指标需求的同时大大简化了实现过程，降低了成本，减小了系统体积，实用性强。

Description

一种通用型信号源装置及实现方法
技术领域
本发明涉及通信信息技术领域，具体地说是一种实用性强、通用型信号源装置及实现方法。
背景技术
在仪器仪表、移动通信、测控等技术领域，可调制信号源是一个重要的组成部分。早期的信号源大多是由分立元件组成的，利用电阻、电容、电感等器件由模拟方式产生。这种方式往往由于其稳定性差，达不到信号精度要求而不能得到持续发展。同时这种方式越来越满足不了频率可快速切换、频率分辨率高、频率切换时相位连续、相对带宽很宽、全数字化集成的要求，因而大大限制了其适用范围。随着现代电子技术的发展，电子系统设计对信号源的准确度和稳定度的要求也越来越高，这些因素推动了频率合成技术的迅速发展。
直接数字频率合成(DDS)是一种由相位映射幅值的方法来获得所需波形的全新的频率合成技术。直接数字频率合成器具有频率稳定度极高、频率分辨率、频率转换时间快、输出频率相对带宽较宽、相位变化连续、输出任意波形、可数字化编程和集成度高等优点，因此已广泛应用于通信、雷达、电子对抗、电子测量和仪器仪表等领域。随着DDS技术的不断发展，DDS芯片的品种越来越多样，同时性能也越来越优良。
现有的信号发生器大多是体积大、价格昂贵、通用性不强，并且需要额外设计专门的电路来实现调制。本发明致力于这些因素，结合频率合成技术的优点，提出了一种基于DDS芯片的通用型信号源装置及实现方法。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、通用型信号源装置及实现方法。
一种通用型信号源装置，包括：
一控制模块，实现人机交互，并发出控制信号；
若干信号处理端，接收上述控制信号，并进行独立的频率、相位和幅度控制，再经过滤波处理后将控制信号输出。
所述控制模块为单片机控制器结构，通过串行或者并行模式设置频率控制字或幅度控制字来实现与DDS模块的通信，且该控制器还设置有人机交互界面，用于参数设置。
所述信号处理端包括以下结构：
DDS模块，接收来自控制模块的控制信号，通过扩频调制和/或抑制载波双边带调制后，输出相关调制信号；
滤波功放模块，用于将DDS模块输出信号进行滤波并将功率放大。
所述DDS模块内部集成多个DDS内核，具体集成寄存器、累加器和ROM查找表及数字模拟转换器DAC模块。
所述寄存器支持串行或并行的工作方式，通过向寄存器写频率控制字来更改输出频率；在参考时钟的控制下，累加器以频率控制字为步进进行相位累加，累加器的输出作为查找表的取样地址；ROM查找表内存储有与相位相对应的幅度值；DDS模块输出的数字化的阶梯状信号则由数字模拟转换器DAC模块进行模数转换，配合后续滤波处理，形成可用的模拟频率信号。
所述滤波功放模块是指安装在DDS模块的输出端的带通滤波器和放大器，经过上述数字模拟转换器DAC模块的输出信号经过该滤波功放模块滤波放大后再输出，该放大器为可调增益放大器。
一种通用型信号源实现方法，基于上述通用型信号源装置，其实现过程为：
首先在DDS模块中输入信号源控制信号，该DDS模块实现扩频调制和/或抑制载波双边带调制两种工作模式，即对内部各同步输出通道进行独立的频率、相位和幅度控制，然后输出调制后的信号，再把输出信号经过滤波处理后输出。
输入到DDS模块中的信号由控制器输出，该信号为幅度、相位、频率控制字的时序逻辑信号，基于该信号，DDS模块可方便实现上述频率、相位和幅度调制。
当DDS模块工作于扩频调制模式时，控制器首先完成每片DDS模块的初始化操作，即I/O口和寄存器的初始化，然后向每片DDS模块写入频率控制字，设置中频载波频率，写幅度控制字，设置每路信号幅度，接着周期性地读取扩频码生成电路所产生的每路扩频码信号，如读取的信号为0，则向DDS模块写相位控制字0度；如读取的信号为1，则向DDS模块写相位控制字180度；继而生成了扩频调制信号。
当DDS模块工作于抑制载波双边带调幅模式时，控制器首先完成每片DDS模块的初始化操作，即I/O口和寄存器的初始化，然后向每片DDS模块写入频率控制字，设置中频载波频率，然后周期性地读取每路正弦波信号，若读取的信号电平大于等于0，则向寄存器写入相位0度，若读取的信号电平小于0，则向寄存器写入相位180度；将读取的信号取绝对值，向幅度控制寄存器写入此绝对值；进而生成了抑制载波双边带调幅信号。
本发明的一种通用型信号源装置及实现方法，具有以下优点：
该发明的一种通用型信号源装置及实现方法，充分利用频率合成技术的优势，在一种平台上实现了扩频调制和抑制载波双边带调制；在满足指标需求的同时大大简化了实现过程，降低了成本，减小了系统体积；通过时钟同步，可以实现多通道输出，实用性强，易于实现，易于推广。
附图说明
附图1为本发明的装置结构示意图。
附图2为本发明的方法实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示，一种通用型信号源装置，利用DDS技术优势，通过直接数字频率合成技术可实现扩频调制和抑制载波双边带调制，包括：
一控制模块，实现人机交互，并发出控制信号；
若干信号处理端，接收上述控制信号，并进行独立的频率、相位和幅度控制，再经过滤波处理后将控制信号输出。
所述控制模块为单片机控制器结构，通过串行或者并行模式设置频率控制字或幅度控制字来实现与DDS模块的通信，且该控制器还设置有人机交互界面，方便进行参数设置。
所述信号处理端包括以下结构：
DDS模块，接收来自控制模块的控制信号，通过扩频调制和/或抑制载波双边带调制后，输出相关调制信号；
滤波功放模块，用于将DDS模块输出信号进行滤波并将功率放大。
所述DDS模块内部集成多个DDS内核，具体集成寄存器、累加器和ROM查找表及数字模拟转换器DAC模块。
所述寄存器支持串行或并行的工作方式，通过向寄存器写频率控制字来更改输出频率；在参考时钟的控制下，累加器以频率控制字为步进进行相位累加，累加器的输出作为查找表的取样地址；ROM查找表内存储有与相位相对应的幅度值；DDS模块输出的一般是数字化的阶梯状信号，因此还需经过数字模拟转换器DAC模块进行模数转换，配合后续滤波处理，形成可用的模拟频率信号。
所述滤波功放模块是指安装在DDS模块的输出端的带通滤波器和放大器，经过上述数字模拟转换器DAC模块的输出信号经过该滤波功放模块滤波放大后再输出，根据指标要求，该放大器为可调增益放大器。
本发明支持多片DDS芯片协同工作，同时可通过触摸屏或者键盘调整输出信号的参数。
如附图2所示，一种通用型信号源实现方法，基于上述通用型信号源装置，其实现过程为：
首先在DDS模块中输入信号源控制信号，该DDS模块实现扩频调制和/或抑制载波双边带调制两种工作模式，即对内部各同步输出通道进行独立的频率、相位和幅度控制，然后输出调制后的信号，再把输出信号经过滤波处理后输出。
输入到DDS模块中的信号由控制器输出，该信号为幅度、相位、频率控制字的时序逻辑信号，基于该信号，DDS模块可方便实现上述频率、相位和幅度调制。
当DDS模块工作于扩频调制模式时，控制器首先完成每片DDS模块的初始化操作，即I/O口和寄存器的初始化，然后向每片DDS模块写入频率控制字，设置中频载波频率，写幅度控制字，设置每路信号幅度，接着周期性地读取扩频码生成电路所产生的每路扩频码信号，如读取的信号为0，则向DDS模块写相位控制字0度；如读取的信号为1，则向DDS模块写相位控制字180度；继而生成了扩频调制信号。
当DDS模块工作于抑制载波双边带调幅模式时，控制器首先完成每片DDS模块的初始化操作，即I/O口和寄存器的初始化，然后向每片DDS模块写入频率控制字，设置中频载波频率，然后周期性地读取每路正弦波信号，若读取的信号电平大于等于0，则向寄存器写入相位0度，若读取的信号电平小于0，则向寄存器写入相位180度；将读取的信号取绝对值，向幅度控制寄存器写入此绝对值；进而生成了抑制载波双边带调幅信号。
下面以DDS芯片AD9959为例，信号源的工作流程是系统首先要上电复位，执行DDS芯片的初始化，这一阶段主要包括对I/O口和寄存器的初始化。
其具体实现过程为：
当电路工作于扩频调制模式时，单片机控制逻辑电路首先完成每片AD9959芯片的初始化操作，然后向每片AD9959芯片写入频率控制字，设置中频载波频率，写幅度控制字，设置每路信号幅度，接着周期性地读取扩频码生成电路所产生的每路扩频码信号，如读取的信号为0，则向AD9959芯片写相位控制字0度；如读取的信号为1，则向AD9959芯片写相位控制字180度；如此就生成了扩频调制信号。
当电路工作于抑制载波双边带调幅模式时，单片机控制逻辑电路首先完成每片AD9959芯片的初始化操作，然后向每片AD9959芯片写入频率控制字，设置中频载波频率，然后周期性地读取每路正弦波信号，若读取的信号电平大于等于0，则向相位控制字寄存器写入相位0度，若读取的信号电平小于0，则向相位控制寄存器写入相位180度；将读取的信号取绝对值，向幅度控制寄存器写入此绝对值；如此就生成了抑制载波双边带调幅信号。
基于上述步骤，本发明充分利用频率合成技术的优势，在一种平台上实现了扩频调制和抑制载波双边带调制，实用性强，易于推广。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种通用型信号源装置及实现方法的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种通用型信号源装置，其特征在于，包括：
一控制模块，实现人机交互，并发出控制信号；
若干信号处理端，接收上述控制信号，并进行独立的频率、相位和幅度控制，再经过滤波处理后将控制信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种通用型信号源装置，其特征在于，所述控制模块为单片机控制器结构，通过串行或者并行模式设置频率控制字或幅度控制字来实现与DDS模块的通信，且该控制器还设置有人机交互界面，用于参数设置。
3.根据权利要求1所述的一种通用型信号源装置，其特征在于，所述信号处理端包括以下结构：
DDS模块，接收来自控制模块的控制信号，通过扩频调制和/或抑制载波双边带调制后，输出相关调制信号；
滤波功放模块，用于将DDS模块输出信号进行滤波并将功率放大。
4.根据权利要求3所述的一种通用型信号源装置，其特征在于，所述DDS模块内部集成多个DDS内核，具体集成寄存器、累加器和ROM查找表及数字模拟转换器DAC模块。
5.根据权利要求4所述的一种通用型信号源装置，其特征在于，所述寄存器支持串行或并行的工作方式，通过向寄存器写频率控制字来更改输出频率；在参考时钟的控制下，累加器以频率控制字为步进进行相位累加，累加器的输出作为查找表的取样地址；ROM查找表内存储有与相位相对应的幅度值；DDS模块输出的数字化的阶梯状信号则由数字模拟转换器DAC模块进行模数转换，配合后续滤波处理，形成可用的模拟频率信号。
6.根据权利要求4所述的一种通用型信号源装置，其特征在于，所述滤波功放模块是指安装在DDS模块的输出端的带通滤波器和放大器，经过上述数字模拟转换器DAC模块的输出信号经过该滤波功放模块滤波放大后再输出，该放大器为可调增益放大器。
7.一种通用型信号源实现方法，基于上述权利要求1-6所述的通用型信号源装置，其特征在于，其实现过程为：
首先在DDS模块中输入信号源控制信号，该DDS模块实现扩频调制和/或抑制载波双边带调制两种工作模式，即对内部各同步输出通道进行独立的频率、相位和幅度控制，然后输出调制后的信号，再把输出信号经过滤波处理后输出。
8.根据权利要求7所述的一种通用型信号源实现方法，其特征在于，输入到DDS模块中的信号由控制器输出，该信号为幅度、相位、频率控制字的时序逻辑信号，基于该信号，DDS模块可方便实现上述频率、相位和幅度调制。
9.根据权利要求7所述的一种通用型信号源实现方法，其特征在于，当DDS模块工作于扩频调制模式时，控制器首先完成每片DDS模块的初始化操作，即I/O口和寄存器的初始化，然后向每片DDS模块写入频率控制字，设置中频载波频率，写幅度控制字，设置每路信号幅度，接着周期性地读取扩频码生成电路所产生的每路扩频码信号，如读取的信号为0，则向DDS模块写相位控制字0度；如读取的信号为1，则向DDS模块写相位控制字180度；继而生成了扩频调制信号。
10.根据权利要求7所述的一种通用型信号源实现方法，其特征在于，当DDS模块工作于抑制载波双边带调幅模式时，控制器首先完成每片DDS模块的初始化操作，即I/O口和寄存器的初始化，然后向每片DDS模块写入频率控制字，设置中频载波频率，然后周期性地读取每路正弦波信号，若读取的信号电平大于等于0，则向寄存器写入相位0度，若读取的信号电平小于0，则向寄存器写入相位180度；将读取的信号取绝对值，向幅度控制寄存器写入此绝对值；进而生成了抑制载波双边带调幅信号。
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