正弦信号发生器摘要本系统以单片机和FPGA为控制和处理核心，基于.doc

PAGE  PAGE 28 正弦信号发生器 摘 要 本系统以单片机和FPGA为控制和处理核心，基于直接数字频率合成原理，利用DDS集成芯片AD9851实现了300Hz~13MHz、步进为0.1Hz的正弦信号发生器和高频偏的DDS调频(FM)信号发生器；通过模拟乘法器MC1496实现调幅功能，其低频调制信号由FPGA和DAC0800构成DDS低频发生器产生；利用可变增益宽带放大器AD600实现幅度程控，通过检波和ADC反馈给单片机，检测和调整输出电压，实现精确的幅度控制。使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激；后级功放采用两片宽带运放AD811组成桥式功率放大器来实现。本系统硬件设计应用了EDA工具，软件采用模块化的编程思想。 关键字：正弦信号发生器 DDS 调幅 幅度控制 桥式功率放大器 Abstract Based on the principle of DDS, the system uses the AT89C51 and FPGA as the control and processing unit ,and uses the DDS chip AD9851 to realize the Sine and FM signal generator .The signal generator can output Sine signal of 300 Hz ~13M Hz with 0. 1 Hz frequency step, the MC 1496 is used to realize AM performance, the Amplitude control of signals are realized by using chip AD600,the low frequency modulation signal is produced by DDS made of FPGA and DAC 0800..Many methods are employed to diminish noises and restrain high frequency self-excitation. The test results show that the system achieves the requirements of design. 正弦信号发生器 一、方案论证与选择 本系统难点有：1.产生稳定性高、频率步进较低、频带范围较广且具有一定带负载能力的正弦信号源；2.以1kHz为调制信号，在较大动态范围（100kHz~10MHz）内产生频偏为10kHz的调频信号；3.产生AM、ASK、PSK等调制信号。 针对以上难点，我们对系统各部分设计做了仔细的论证和比较。为此，下述 对正弦信号发生器，AM信号发生器、FM信号发生器的设计方案进行论证。 正弦信号发生器 方案一： 锁相环频率合成器。PPL是一种常用的频率合成方法，可获得稳定的输出频率，频率可步进变化，且输出频率在较大范围内可变。锁相环的结构如图1-1所示。 图1-1 锁相环的结构图 锁相环由参考振荡器，鉴相器PD，低通滤波器LPF，压控振荡器VCO四部分组成。通过鉴相器获得输出频率fo与参考频率fi的相位差，并经过低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO的振荡频率fo，属于闭环的控制系统，只有当输出信号和输入信号在频率和相位上达到一致时，系统才能达到稳定。在上述环路中加上分频系数可变的分频器，或者通过对参考信号源进行分频（除），倍频（乘），混频（上下边频）等各种频率变换运算，可以直接获得不同的输出频率。 方案二： 直接数字频率合成（DDFS）合成器。DDFS主要由四个部分所组成：相位累加器、波形表、D/A输出，低通滤波器。DDS结构如图1-2所示。采用这种纯数字化的方法，产生的信号的频率准确，频率分辨率高且十分稳定，输出相位连续，频率、相位都可以实现程控。 图1-2 DDS原理框图 在方案一中，由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间长。故频率变换时间较长，时实性较差。根据题目要求的频率覆盖范围（），则须通过混频或倍频来扩大VCO的覆盖范围。再者，锁相环系统实现比较复杂，调试较为麻烦。方案二中用DDS产生正弦信号的方法具有输出频率信号稳定、相位连续等特点，且很容易通过数字的方法实现调整。AD9851是AD公司采用先进DDS技术,推出的具有高度集成度DDS电路。其输出频率可达70MHz，分辨率为0.04Hz，能较好的实现题目的要求。因此，本设计选用方案二，采用集成DDS芯片AD9851实现正弦信号发生器。 调幅（AM）信号发生器 方案一： 调幅信号是载波信号振幅在