專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有初始相位自動(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器的制作方法
一種具有初始相位自動(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于波形產(chǎn)生和測(cè)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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在電子測(cè)試儀器的技術(shù)領(lǐng)域，猝發(fā)信號(hào)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。對(duì)于具有猝發(fā)功能的信號(hào)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(hào)產(chǎn)生和測(cè)量領(lǐng)域中的一個(gè)重要的問(wèn)題。
如圖1所示，猝發(fā)信號(hào)實(shí)際上是一種調(diào)制信號(hào)，定義為當(dāng)觸發(fā)脈沖信號(hào)到來(lái)后，輸出一個(gè)或若干個(gè)具有特定頻率和相位的載波波形，在下次觸發(fā)脈沖信號(hào)到來(lái)前，輸出保持恒定的直流信號(hào)。載波可以是正弦波、三角波、鋸齒波等各種常見(jiàn)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(shí)間，為上一脈沖高電平結(jié)束時(shí)刻tl和下一次脈沖高電平到來(lái)時(shí)刻t2的時(shí)間間隔，對(duì)應(yīng)觸發(fā)脈沖信號(hào)的低電平；UTO為直流信號(hào)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(hào)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(gè)數(shù)計(jì)算清零信號(hào)所持續(xù)的時(shí)間T，如圖1示，在時(shí)間T 內(nèi)控制DDS相位累加器的清零信號(hào)使能，周期性的對(duì)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(guò)改變相位加法器的控制字來(lái)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(hào)初始相位的高精度無(wú)法得到保證。隨著猝發(fā)信號(hào)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如何保證猝發(fā)信號(hào)初始相位的精度也變得愈發(fā)重要。為校準(zhǔn)猝發(fā)信號(hào)的初始相位，傳統(tǒng)的方法常采用專(zhuān)用設(shè)備測(cè)量后進(jìn)行軟件擬合，但此方法操作繁瑣且耗時(shí)。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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器，能對(duì)輸出的猝發(fā)信號(hào)初始相位進(jìn)行快速精確的自動(dòng)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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器，包括由相位累加器、清零信號(hào)產(chǎn)生器、相位加法器、RAM存儲(chǔ)器、DAC以及模擬通道組成的信號(hào)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(jì)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(hào)初始相位θ工計(jì)算出相應(yīng)的相位控制字給相位加法器；
相位累加器對(duì)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(chǔ)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(hào)，模擬信號(hào)再經(jīng)過(guò)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(duì)清零信號(hào)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(hào)給相位累加器，在清零脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，使能相位累加器進(jìn)行累加，在清零脈沖信號(hào)為低電平時(shí)，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(hào)為高電平時(shí)開(kāi)始下一周期的累加；
其特征在于，還包括一個(gè)由平均值測(cè)量裝置和峰峰值測(cè)量裝置組成的信號(hào)測(cè)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(hào)初始相位θ i、猝發(fā)頻率后，控制單元控制清零信號(hào)產(chǎn)生器輸出的清零脈沖信號(hào)一直為高電平，猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器輸出連續(xù)載波信號(hào)，依次接通峰峰值測(cè)量裝置和平均值測(cè)量裝置，測(cè)量輸出的連續(xù)載波信號(hào)，得到峰峰值電壓UOT、 直流偏置電壓ΔυΒ。，并分別存儲(chǔ)于峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器中；
在測(cè)量完連續(xù)載波信號(hào)后，控制單元控制清零信號(hào)產(chǎn)生器輸出猝發(fā)頻率為f2的清零脈沖信號(hào)并送入相位累加器，猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)定的猝發(fā)信號(hào)；接通平均值測(cè)量裝置，測(cè)量猝發(fā)信號(hào)的平均值Uave，并保存于平均值寄存器中。
在控制單元中，通過(guò)以下公式計(jì)算輸出猝發(fā)信號(hào)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(jì)算出設(shè)定初始相位θ工與測(cè)量初始相位92的相位差Δ θ = θ ^e2In 果為正，則對(duì)相位控制字進(jìn)行相位差△ θ對(duì)應(yīng)量的增加，如果為負(fù)，則對(duì)相位控制字進(jìn)行相位差I(lǐng) Δ θ I對(duì)應(yīng)量的減少，輸出精確控制的初始相位的猝發(fā)信號(hào)。
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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器，在現(xiàn)有猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器， 即信號(hào)產(chǎn)生單元、控制單元的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)由平均值測(cè)量裝置和峰峰值測(cè)量裝置組成的信號(hào)測(cè)量單元。信號(hào)測(cè)量單元首先測(cè)量出連續(xù)載波信號(hào)的峰峰值電壓Uot、直流偏置電壓。‘以及測(cè)量猝發(fā)信號(hào)的平均值^we，然后計(jì)算輸出猝發(fā)信號(hào)的初始相位θ2，θ2即為測(cè)量的猝發(fā)信號(hào)初始相位值，根據(jù)設(shè)定初始相位θ工與測(cè)量初始相位θ 2計(jì)算出兩者的相位差Δ θ，并依據(jù)相位差Δ θ對(duì)相位控制字進(jìn)行對(duì)應(yīng)量的增加或減小，這樣輸出的猝發(fā)信號(hào)的初始相位就得到了校準(zhǔn)。由于本發(fā)明中，信號(hào)測(cè)量單元內(nèi)置于猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器中，與原有模塊構(gòu)成反饋環(huán)路，將測(cè)量結(jié)果反饋回控制單元并對(duì)相位控制字進(jìn)行增加或減少，對(duì)初始相位進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)。這個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程無(wú)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(shì)。


圖1是猝發(fā)信號(hào)以及作為調(diào)制信號(hào)的觸發(fā)脈沖信號(hào)的一波形圖2是本發(fā)明具有初始相位自動(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器一具體實(shí)施方式
的原理框圖3是猝發(fā)信號(hào)載波為正弦載波時(shí)測(cè)量的相位值對(duì)應(yīng)的實(shí)際相位波形圖4是猝發(fā)信號(hào)載波為正弦載波時(shí)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(duì)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(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器包括由相位累加器、清零信號(hào)產(chǎn)生器、相位加法器、RAM存儲(chǔ)器、DAC以及模擬通道組成的信號(hào)產(chǎn)生單元1、控制單元2和由平均值測(cè)量裝置和峰峰值測(cè)量裝置組成的信號(hào)測(cè)量單元 3。信號(hào)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(chǔ)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(jì)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(hào)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(duì)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(chǔ)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(hào)，模擬信號(hào)再經(jīng)過(guò)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(duì)清零信號(hào)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(hào)給相位累加器，在清零脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，使能相位累加器進(jìn)行累加，在清零脈沖信號(hào)為低電平時(shí)，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(hào)為高電平時(shí)開(kāi)始下一周期的累加。這樣猝發(fā)信號(hào)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(hào)。這是現(xiàn)有技術(shù)基于DDS的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器的基本原理。本發(fā)明在現(xiàn)有猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器的基礎(chǔ)上，即信號(hào)產(chǎn)生單元、控制單元的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)由平均值測(cè)量裝置和峰峰值測(cè)量裝置組成的信號(hào)測(cè)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(chǔ)連續(xù)載波信號(hào)的峰峰值電壓Uot、直流偏置電壓ΔυΒ。以及測(cè)量猝發(fā)信號(hào)的平均值UAVE。校準(zhǔn)和工作過(guò)程如下在用戶設(shè)定好載波頻率猝發(fā)信號(hào)初始相位θ工、猝發(fā)頻率f2后，控制單元2控制清零信號(hào)產(chǎn)生器輸出的清零脈沖信號(hào)一直為高電平，猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為的連續(xù)載波信號(hào)，依次接通峰峰值測(cè)量裝置和平均值測(cè)量裝置，測(cè)量輸出的連續(xù)載波信號(hào)，得到峰峰值電SUot、直流偏置電壓Δυ并分別存儲(chǔ)于峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器中；在測(cè)量完連續(xù)載波信號(hào)后，控制單元2控制清零信號(hào)產(chǎn)生器輸出猝發(fā)頻率為f2的清零脈沖信號(hào)并送入相位累加器，猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)定的猝發(fā)信號(hào)；接通平均值測(cè)量裝置，測(cè)量猝發(fā)信號(hào)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(guò)以下公式計(jì)算輸出猝發(fā)信號(hào)的初始相位θ 2
權(quán)利要求
1.一種具有初始相位自動(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器，包括由相位累加器、清零信號(hào)產(chǎn)生器、相位加法器、RAM存儲(chǔ)器、DAC以及模擬通道組成的信號(hào)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(jì)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(hào)初始相位θ工計(jì)算出相應(yīng)的相位控制字給相位加法器；相位累加器對(duì)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(chǔ)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(hào)，模擬信號(hào)再經(jīng)過(guò)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(duì)清零信號(hào)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(hào)給相位累加器，在清零脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，使能相位累加器進(jìn)行累加，在清零脈沖信號(hào)為低電平時(shí)，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(hào)為高電平時(shí)開(kāi)始下一個(gè)周期的累加；其特征在于，還包括一由平均值測(cè)量裝置和峰峰值測(cè)量裝置組成的信號(hào)測(cè)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(hào)初始相位θ工、猝發(fā)頻率后，控制單元控制清零信號(hào)產(chǎn)生器輸出的清零脈沖信號(hào)一直為高電平，猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器輸出連續(xù)載波信號(hào)，依次接通峰峰值測(cè)量裝置和平均值測(cè)量裝置，測(cè)量輸出的連續(xù)載波信號(hào)，得到峰峰值電壓Uot、直流偏置電壓ΔυΒ。，并分別存儲(chǔ)于峰峰值電壓寄存器、直流偏置電壓寄存器中；在測(cè)量完連續(xù)載波信號(hào)后，控制單元控制清零信號(hào)產(chǎn)生器輸出猝發(fā)頻率為f2的清零脈沖信號(hào)并送入相位累加器，猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器輸出設(shè)定的猝發(fā)信號(hào)；接通平均值測(cè)量裝置，測(cè)量猝發(fā)信號(hào)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(guò)以下公式計(jì)算輸出猝發(fā)信號(hào)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(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)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(shí)，測(cè)量初始相位θ 2修正為實(shí)際測(cè)量值 180° -θ2。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有初始相位自動(dòng)校準(zhǔn)功能的猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器，在現(xiàn)有猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器基礎(chǔ)上增加了一個(gè)由平均值測(cè)量裝置和峰峰值測(cè)量裝置組成的信號(hào)測(cè)量單元。信號(hào)測(cè)量單元首先測(cè)量出連續(xù)載波信號(hào)的峰峰值電壓UCPP、直流偏置電壓ΔUDC以及測(cè)量猝發(fā)信號(hào)的平均值UAVE，然后計(jì)算出輸出猝發(fā)信號(hào)的初始相位θ2以及設(shè)定初始相位θ1與測(cè)量初始相位θ2的相位差Δθ，并依據(jù)相位差Δθ對(duì)相位控制字進(jìn)行對(duì)應(yīng)量的增加或減小。由于本發(fā)明中，信號(hào)測(cè)量單元內(nèi)置于猝發(fā)信號(hào)發(fā)生器中，將測(cè)量結(jié)果反饋回控制單元并對(duì)相位控制字進(jìn)行增加或減少，對(duì)初始相位進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)。這個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程無(wú)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(shì)。
文檔編號(hào)G01R1/28GK102507993SQ20111031765
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)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(shū)林, 肖寅東, 郭廣坤, 黃建國(guó) 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)