[发明专利]一种扫频信号发生器及扫频信号的产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子测量领域，尤其涉及一种扫频信号发生器及扫频信号的产生方法。

背景技术

扫频技术是电子测量中的一种重要技术，广泛用于调频放大器、宽频带放大器、各种滤波器、鉴相器以及其他有源或无源网络的频率特性的测量。扫频信号源是整个测量系统设计的关键环节之一，随着被测量的频率和精度要求的不断提高，由传统的晶体振荡器设计的扫描信号源已不能满足要求。

直接数字频率合成技术(Direct Digital Frequency Synthesis，DDS)是一种从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。DDS采用全数字技术实现频率合成，在相对带宽、频率转换时间、频率分辨率、相位连续性、正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，因此被广泛应用。

然而，现有的利用DDS技术的扫频信号发生装置大多数是由IC厂商提供的芯片，这些芯片除了价格昂贵以外，产生信号的性能和频率也受芯片的限制。也就是说，由于专用DDS芯片采用特定工艺，在某些场合，其工作方式、频率控制等方面与系统的要求差距很大，如果市场上没有适合的，就无法产生想要的波形。同时，由于使用的是额外的芯片，在PCB布图时就会浪费额外的面积，增加费用。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)器件具有高速、高可靠性、高集成度和现场可编程等优点，因而已应用于不同的科技领域，如数字电路设计、微处理器、DSP、通信以及ASIC设计等。

图1为现有技术中的一种利用FPGA实现扫频信号源的结构示意图，如图所示，通过FPGA可以实现DDS频率合成器和DDS控制器。然而，这种实现扫频的扫频信号源和扫频方法，每次都得等到DDS控制器计算完一个频率控制字K后才能产生新的频率，因此扫频的速度比较低，并且，扫频精度以及频率分辨率也会降低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种扫频信号发生器，包括：参数命令接收端口，用于接收用户设定的扫频参数和扫频命令；扫频控制参数生成单元，用于根据用户设定的扫频参数和扫频命令生成包括扫频频率字、载波频率字、扫频控制累加字以及幅度调整参数在内的扫频控制参数；扫频频率字RAM，用于将所述生成的扫频频率字进行存储；RAM读地址产生器，用于累加产生读取所述扫频频率字RAM的地址，从所述扫频频率字RAM中依次读取扫频频率字；参数调整单元，用于根据所述的扫频命令调整所述扫频频率字；相位累加器，用于根据所述的扫频频率字在每个时钟周期内进行相位累加，生成扫频信号的频率增量；载波地址累加器，用于将所述载波频率字进行不断累加，生成扫频信号的频率基量；载波波表RAM，用于存储预设的载波波表；加法器，用于将所述扫频信号的频率增量与频率基量相加，生成读取所述载波波表的地址，并从所述载波波表RAM中读取扫频信号的扫频幅度值；模数转换器，用于将所述扫频幅度值进行数模转换，生成模拟扫频信号；低通滤波器，用于将所述模拟扫频信号进行低通滤波，生成最终扫频信号。

本发明实施例还提供一种扫频信号的产生方法，包括：接收用户设定的扫频参数和扫频命令；根据用户设定的扫频参数和扫频命令生成包括扫频频率字、载波频率字、扫频控制累加字以及幅度调整参数在内的扫频控制参数；将所述生成的扫频频率字进行存储；根据所述扫频命令对所述扫频频率字进行调整；读取所述扫频频率字RAM中的扫频频率字，并根据所述的扫频频率字在每个时钟周期内进行相位累加，生成扫频信号的频率增量；将所述载波频率字不断累加，生成扫频信号的频率基量；将所述扫频信号的频率增量与频率基量相加，生成读取预存的载波波表RAM的地址，并从所述载波波表中读取扫频信号的扫频幅度值；将所述扫频幅度值进行数模转换，生成模拟扫频信号；将所述模拟扫频信号进行低通滤波，生成最终扫频信号。

本发明实施例的扫频信号发生器以及扫频信号的产生方法，由于采用两路频率分量叠加的方法，即利用扫频信号的频率基量部分与扫频信号的频率增量部分相加的方法来产生扫频信号，大大提升了产生的扫频信号的精度和频率分辨率，采用本发明实施例的扫频信号发生器，可以最高达到1uHz的精度。并且，由于采用DSP、FPGA等数字处理方式，一发面具有可编程，速度快的特点，另一发面可以集成在一块PCB板上实现，不用使用额外的连线连接，可以减少外界的干扰。

附图说明