基于FPGA的多功能信号发生器的设计开题报告

1. 研究目的与意义

一、课题背景与意义

数字频率合成（Direct Digital Synthesizer简称DDS）技术是一种新的全数字的频率合成原理，它从相位的角度出发直接合成所需波形。这种技术由美国学者J. Tiercy，M. Rader和B. Gold 于1971年首次提出，但限于当时的技术和工艺水平，DDS 技术仅仅在理论上进行了一些探讨，而没有应用到实际中去。但是随着电子技术的飞速发展，微处理器性能大幅提高，高速的DA以及随机存储器大量涌现， DDS技术已经变得很容易实现。它己广泛应用丁通讯、雷达、遥控测试、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等许多领域。将其与简单电路相结合就可以精确模拟伤真各种信号。不论是在生产、实验还是在科研与教学上，多功能信号发生器都是用于仿真实验的最佳工具。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试于段也提出了更高的要求，多功能信号生器己成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发多功能信号发生器具有重大意义。

2. 课题关键问题和重难点

二、课题拟解决的关键问题及难点

传统的信号发生器主要有两类:正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间。它能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电了技术，但是模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点。而且要产生的信号波形越复杂，则电路结构也会越复杂。同时还有两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值;二是脉冲的占空比不可调节。

现代科学技术的飞速发展对信号源提出了越来越高的要求。这些要求主要表现在高分辨率、高输出频率、任意波形等方面。此时传统的信号发生器已经无法满足要求。本设计采取以下方案：

3. 国内外研究现状（文献综述）

三、文献综述

目前，数字信号发生器的设计主要有以下两种方式:第一种方式:采用微处理器加专用信号发生器芯片（如: max038、ad9854等）。第二种方式:基于fpga的sopc 片上可编程嵌入式系统方式。该方式即在一片fpga芯片中嵌入一个软核处理器，再用vhdl硬件描述语言设计出 dds 和必需的外围电路,将其封装成ip核的形式,然后将其与软核处理器一起集中在fpga芯片中，实现sopc 片上可编程嵌入式系统。目前的数字信号发生器的设计大多朝着这一设计理念发展。本论文设计的多功能信号发生器就是采用这一设计方式，系统实现了输出波形频率在1hz一10mhz之间任意可调（系统采用锁相环技术，倍频到10omhz提供给dds模块)。可以完成最小频率步进为0.1hz且频率数控可调。成功的解决常规设计方式中所存在的问题^[11]。

90年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器，如hp公司推出了型号为hp77os的信号模拟装置系统。它由hp9770a任意波形数字化和 hpi776a波形发生软件组成。hp8770a实际上也只能产生8种波形，而且价格昂贵。不久以后，analogie公司推出了型号为 data-2020的多波形合成器，lecroy公司生产的型号为9100的任意波形发生器等^[2]。

4. 研究方案

四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证

（1）设计方案

5. 工作计划

五、工作计划（不少于300字）

第一阶段：选题（2022年11月15日—2022年12月4日）。与毕设指导老师进行沟通确定论文主题方向，进行论文题目筛选。

第二阶段：书写开题报告（2022年12月5日—2023年2月3日）。以论文题目为核心，对相关资料进行收集并加以整理，进行开题报告的书写。