專利名稱：一種具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器的制作方法
一種具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于波形產(chǎn)生和測量技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在電子測試儀器的技術(shù)領(lǐng)域，猝發(fā)信號的應(yīng)用越來越廣泛。對于具有猝發(fā)功能的信號源而言，如何確保其猝發(fā)初始相位高精度的要求，已經(jīng)成為猝發(fā)信號產(chǎn)生和測量領(lǐng)域中的一個重要的問題。
如圖1所示，猝發(fā)信號實(shí)際上是一種調(diào)制信號，定義為當(dāng)觸發(fā)脈沖信號到來后，輸出一個或若干個具有特定頻率和相位的載波波形，在下次觸發(fā)脈沖信號到來前，輸出保持恒定的直流信號。載波可以是正弦波、三角波、鋸齒波等各種常見的連續(xù)波形。圖1是初始相位為45°、載波為正弦波的猝發(fā)波形。其中，T為恒定直流電平的持續(xù)時間，為上一脈沖高電平結(jié)束時刻tl和下一次脈沖高電平到來時刻t2的時間間隔，對應(yīng)觸發(fā)脈沖信號的低電平；UTO為直流信號的電壓。
隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，DDS技術(shù)是猝發(fā)信號產(chǎn)生中的一種常用技術(shù)之一，其基本原理是根據(jù)所設(shè)置的載波波形的個數(shù)計算清零信號所持續(xù)的時間T，如圖1示，在時間T 內(nèi)控制DDS相位累加器的清零信號使能，周期性的對相位累加器進(jìn)行清零操作，實(shí)現(xiàn)猝發(fā)波形的產(chǎn)生。猝發(fā)初始相位的控制是通過改變相位加法器的控制字來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際應(yīng)用中，由于電路元器件參數(shù)不匹配以及布局布線的影響，猝發(fā)信號初始相位的高精度無法得到保證。隨著猝發(fā)信號的應(yīng)用越來越廣泛，如何保證猝發(fā)信號初始相位的精度也變得愈發(fā)重要。為校準(zhǔn)猝發(fā)信號的初始相位，傳統(tǒng)的方法常采用專用設(shè)備測量后進(jìn)行軟件擬合，但此方法操作繁瑣且耗時。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器，能對輸出的猝發(fā)信號初始相位進(jìn)行快速精確的自動校準(zhǔn)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器，包括由相位累加器、清零信號產(chǎn)生器、相位加法器、RAM存儲器、DAC以及模擬通道組成的信號產(chǎn)生單元、控制單元；
控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的載波頻率計算出相應(yīng)的頻率控制字給相位累加器，控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的猝發(fā)信號初始相位θ工計算出相應(yīng)的相位控制字給相位加法器；
相位累加器對頻率控制字進(jìn)行累加，輸出的累加值在相位加法器中與相位控制字相加并作為地址，讀取RAM存儲器中的載波波形數(shù)據(jù)送入DAC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成模擬信號，模擬信號再經(jīng)過模擬通道調(diào)整后生成所需的載波；
控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的猝發(fā)頻率，對清零信號產(chǎn)生器進(jìn)行設(shè)定，使其產(chǎn)生相應(yīng)猝發(fā)頻率的清零脈沖信號給相位累加器，在清零脈沖信號為高電平時，使能相位累加器進(jìn)行累加，在清零脈沖信號為低電平時，相位累加器停止累加并保持當(dāng)前的輸出直到清零脈沖信號為高電平時開始下一周期的累加；
其特征在于，還包括一個由平均值測量裝置和峰峰值測量裝置組成的信號測量單元；在控制單元中還包括峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器以及平均值寄存器；
在用戶設(shè)定好載波頻率、猝發(fā)信號初始相位θ i、猝發(fā)頻率后，控制單元控制清零信號產(chǎn)生器輸出的清零脈沖信號一直為高電平，猝發(fā)信號發(fā)生器輸出連續(xù)載波信號，依次接通峰峰值測量裝置和平均值測量裝置，測量輸出的連續(xù)載波信號，得到峰峰值電壓UOT、 直流偏置電壓ΔυΒ。，并分別存儲于峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器中；
在測量完連續(xù)載波信號后，控制單元控制清零信號產(chǎn)生器輸出猝發(fā)頻率為f2的清零脈沖信號并送入相位累加器，猝發(fā)信號發(fā)生器輸出設(shè)定的猝發(fā)信號；接通平均值測量裝置，測量猝發(fā)信號的平均值Uave，并保存于平均值寄存器中。
在控制單元中，通過以下公式計算輸出猝發(fā)信號的初始相位θ 2 (j1 _ tt λ
θ2 = arcsin AVE & DC(1) L 」 2 U /2V cpp i 二 j
然后，計算出設(shè)定初始相位θ工與測量初始相位92的相位差Δ θ = θ ^e2In 果為正，則對相位控制字進(jìn)行相位差△ θ對應(yīng)量的增加，如果為負(fù)，則對相位控制字進(jìn)行相位差I(lǐng) Δ θ I對應(yīng)量的減少，輸出精確控制的初始相位的猝發(fā)信號。
本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器，在現(xiàn)有猝發(fā)信號發(fā)生器， 即信號產(chǎn)生單元、控制單元的基礎(chǔ)上增加了一個由平均值測量裝置和峰峰值測量裝置組成的信號測量單元。信號測量單元首先測量出連續(xù)載波信號的峰峰值電壓Uot、直流偏置電壓?！约皽y量猝發(fā)信號的平均值^we，然后計算輸出猝發(fā)信號的初始相位θ2，θ2即為測量的猝發(fā)信號初始相位值，根據(jù)設(shè)定初始相位θ工與測量初始相位θ 2計算出兩者的相位差Δ θ，并依據(jù)相位差Δ θ對相位控制字進(jìn)行對應(yīng)量的增加或減小，這樣輸出的猝發(fā)信號的初始相位就得到了校準(zhǔn)。由于本發(fā)明中，信號測量單元內(nèi)置于猝發(fā)信號發(fā)生器中，與原有模塊構(gòu)成反饋環(huán)路，將測量結(jié)果反饋回控制單元并對相位控制字進(jìn)行增加或減少，對初始相位進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)。這個校準(zhǔn)過程無需人工干預(yù)，相比傳統(tǒng)方法，具有快速精確校準(zhǔn)的優(yōu)勢。


圖1是猝發(fā)信號以及作為調(diào)制信號的觸發(fā)脈沖信號的一波形圖2是本發(fā)明具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器一具體實(shí)施方式
的原理框圖3是猝發(fā)信號載波為正弦載波時測量的相位值對應(yīng)的實(shí)際相位波形圖4是猝發(fā)信號載波為正弦載波時本發(fā)明的校準(zhǔn)原理波形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細(xì)描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。圖2是本發(fā)明具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器一具體實(shí)施方式
的原理框圖。在本實(shí)施例中，如圖2所示，本發(fā)明具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器包括由相位累加器、清零信號產(chǎn)生器、相位加法器、RAM存儲器、DAC以及模擬通道組成的信號產(chǎn)生單元1、控制單元2和由平均值測量裝置和峰峰值測量裝置組成的信號測量單元 3。信號產(chǎn)生單元1中的頻率控制字寄存器以及相位控制字寄存器用于存儲控制單元2給出的頻率控制字和相位控制字?？刂茊卧?根據(jù)用戶設(shè)定的載波頻率計算出相應(yīng)的頻率控制字存入頻率控制字寄存器中，然后提供給相位累加器；控制單元2根據(jù)用戶設(shè)定的猝發(fā)信號初始相位θ ^十算出相應(yīng)的相位控制字存入相位控制字寄存器中，然后提供給相位加法器。相位累加器對頻率控制字進(jìn)行累加，輸出的累加值在相位加法器中與相位控制字相加并作為地址，讀取MM存儲器中的載波波形數(shù)據(jù)送入DAC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成模擬信號，模擬信號再經(jīng)過模擬通道調(diào)整后生成所需的載波?？刂茊卧?根據(jù)用戶設(shè)定的猝發(fā)頻率f2，對清零信號產(chǎn)生器進(jìn)行設(shè)定，使其產(chǎn)生相應(yīng)猝發(fā)頻率的清零脈沖信號給相位累加器，在清零脈沖信號為高電平時，使能相位累加器進(jìn)行累加，在清零脈沖信號為低電平時，相位累加器停止累加并保持當(dāng)前的輸出直到清零脈沖信號為高電平時開始下一周期的累加。這樣猝發(fā)信號發(fā)生器就輸出猝發(fā)頻率為f2、載波頻率為的猝發(fā)信號。這是現(xiàn)有技術(shù)基于DDS的猝發(fā)信號發(fā)生器的基本原理。本發(fā)明在現(xiàn)有猝發(fā)信號發(fā)生器的基礎(chǔ)上，即信號產(chǎn)生單元、控制單元的基礎(chǔ)上增加了一個由平均值測量裝置和峰峰值測量裝置組成的信號測量單元。在控制單元中增加了有峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器以及平均值電壓寄存器，用于存儲連續(xù)載波信號的峰峰值電壓Uot、直流偏置電壓ΔυΒ。以及測量猝發(fā)信號的平均值UAVE。校準(zhǔn)和工作過程如下在用戶設(shè)定好載波頻率猝發(fā)信號初始相位θ工、猝發(fā)頻率f2后，控制單元2控制清零信號產(chǎn)生器輸出的清零脈沖信號一直為高電平，猝發(fā)信號發(fā)生器輸出頻率為的連續(xù)載波信號，依次接通峰峰值測量裝置和平均值測量裝置，測量輸出的連續(xù)載波信號，得到峰峰值電SUot、直流偏置電壓Δυ并分別存儲于峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器中；在測量完連續(xù)載波信號后，控制單元2控制清零信號產(chǎn)生器輸出猝發(fā)頻率為f2的清零脈沖信號并送入相位累加器，猝發(fā)信號發(fā)生器輸出設(shè)定的猝發(fā)信號；接通平均值測量裝置，測量猝發(fā)信號的平均值Uave，并保存于平均值電壓寄存器中；在控制單元2中，通過以下公式計算輸出猝發(fā)信號的初始相位θ 2
權(quán)利要求
1.一種具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器，包括由相位累加器、清零信號產(chǎn)生器、相位加法器、RAM存儲器、DAC以及模擬通道組成的信號產(chǎn)生單元、控制單元；控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的載波頻率計算出相應(yīng)的頻率控制字給相位累加器，控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的猝發(fā)信號初始相位θ工計算出相應(yīng)的相位控制字給相位加法器；相位累加器對頻率控制字進(jìn)行累加，輸出的累加值在相位加法器中與相位控制字相加并作為地址，讀取RAM存儲器中的載波波形數(shù)據(jù)送入DAC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成模擬信號，模擬信號再經(jīng)過模擬通道調(diào)整后生成所需的載波；控制單元根據(jù)用戶設(shè)定的猝發(fā)頻率，對清零信號產(chǎn)生器進(jìn)行設(shè)定，使其產(chǎn)生相應(yīng)猝發(fā)頻率的清零脈沖信號給相位累加器，在清零脈沖信號為高電平時，使能相位累加器進(jìn)行累加，在清零脈沖信號為低電平時，相位累加器停止累加并保持當(dāng)前的輸出直到清零脈沖信號為高電平時開始下一個周期的累加；其特征在于，還包括一由平均值測量裝置和峰峰值測量裝置組成的信號測量單元；在控制單元中還包括有峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器以及平均值電壓寄存器；在用戶設(shè)定好載波頻率、猝發(fā)信號初始相位θ工、猝發(fā)頻率后，控制單元控制清零信號產(chǎn)生器輸出的清零脈沖信號一直為高電平，猝發(fā)信號發(fā)生器輸出連續(xù)載波信號，依次接通峰峰值測量裝置和平均值測量裝置，測量輸出的連續(xù)載波信號，得到峰峰值電壓Uot、直流偏置電壓ΔυΒ。，并分別存儲于峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器中；在測量完連續(xù)載波信號后，控制單元控制清零信號產(chǎn)生器輸出猝發(fā)頻率為f2的清零脈沖信號并送入相位累加器，猝發(fā)信號發(fā)生器輸出設(shè)定的猝發(fā)信號；接通平均值測量裝置，測量猝發(fā)信號的平均值Uave，并保存于平均值電壓寄存器中；在控制單元中，通過以下公式計算輸出猝發(fā)信號的初始相位θ2
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器，其特征在于，所述的載波為正弦波，初始相位設(shè)定值Q1 >90°時，測量初始相位θ 2修正為實(shí)際測量值 180° -θ2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有初始相位自動校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號發(fā)生器，在現(xiàn)有猝發(fā)信號發(fā)生器基礎(chǔ)上增加了一個由平均值測量裝置和峰峰值測量裝置組成的信號測量單元。信號測量單元首先測量出連續(xù)載波信號的峰峰值電壓UCPP、直流偏置電壓ΔUDC以及測量猝發(fā)信號的平均值UAVE，然后計算出輸出猝發(fā)信號的初始相位θ2以及設(shè)定初始相位θ1與測量初始相位θ2的相位差Δθ，并依據(jù)相位差Δθ對相位控制字進(jìn)行對應(yīng)量的增加或減小。由于本發(fā)明中，信號測量單元內(nèi)置于猝發(fā)信號發(fā)生器中，將測量結(jié)果反饋回控制單元并對相位控制字進(jìn)行增加或減少，對初始相位進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)。這個校準(zhǔn)過程無需人工干預(yù)，相比傳統(tǒng)方法，具有快速精確校準(zhǔn)的優(yōu)勢。
文檔編號G01R1/28GK102507993SQ20111031765
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者劉科, 田書林, 肖寅東, 郭廣坤, 黃建國 申請人:電子科技大學(xué)