基于FPGA多链路信号发生器的研制

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1、分类号:TP27410710-2015232001专业硕士学位论文基于FPGA多链路信号发生器的研制张晓红导师姓名职称王飚副教授专业学位类别申请学位级别专业硕士控制工程及领域名称论文提交日期2018年4月8日论文答辩日期2018年5月19日学位授予单位长安大学DevelopmentofMulti-channelSignalGeneratorBasedonFPGAAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangXiaohongSupervisor：Prof.WangBiao

2、Chang’anUniversity，Xi’an，ChinaApril82018摘要随着电子与通信技术的迅猛发展，系统对测试信号的指标要求越来越高，对测试信号的种类需求趋于多样化，因此对高性能信号发生器的研究具有重要意义。为满足复杂系统的测试需求，对任意波信号发生器采样率，稳定性以及带宽等性能的研究有待提高。鉴于以上存在的问题，本文提出了基于“FPGA+高速DAC+调理电路”的多链路信号发生器的设计方案。(1)研究了波形合成的基本方法，对具有精度高、频率转换快等优点的直接数字频率合成(DDS)技术进行了研究，为后续研究奠定理

3、论基础。(2)提出了基于FPGA为核心芯片的波形合成与数字调理方法，充分利用了FPGA高速并行运算与可重构的特性。采用并行结构的DDS技术完成了波形的合成和调制，包括标准波、任意波及调制波(AM，FM，2FSK以及SWEEP)的设计，实现了宽带信号的输出。利用压缩存储技术和抖动技术有效的改善了信号杂散，提高了输出波形质量。完成了数字信号幅度、偏置等性能的调理和高频信号FIR滤波设计。(3)采用子母板的设计方式将高速数字电路和模拟调理电路进行隔离，对FPGA外围电路、DA转换电路、AXIe总线接口以及调理电路进行了设计。完成了

4、PCIe通信接口、指令解析、DA接口配置、存储器接口等FPGA内部逻辑设计和上位机界面的设计，实现了信号发生器的软硬件设计。(4)完成了多链路信号发生器软硬件的调试与验证，对系统输出的多种波形与各项性能指标进行了测试。系统测试结果表明：所研制的多链路信号发生器软硬件工作正常；实现了任意波形的产生和调制功能，输出波形的频率范围、精确度以及幅度和谐波指标均达到指标要求；实现了多链路、高采样率和宽带信号的输出，系统工作稳定可靠。关键词：多链路任意波，FPGA频率合成技术，抖动注入技术，AXIe总线iAbstractWithther

5、apiddevelopmentofelectronicsandcommunicationtechnology,thetestsystemsareincreasinglydemandingthaneverbefore,andthetestrequirementsforsignaltypestendtobemuchmorediversified.Therefore,itisofgreatsignificanceindevelopinghighperformancesignalgenerator.Inordertomeetthet

6、estingrequirementsofcomplexsystems,theresearchonthesamplingrate,stability,andbandwidthperformanceofarbitrarywavesignalgeneratorsneedstobeimproved.Accordingtotheaforementionedproblem,thispaperproposesadesignschemeformulti-channelsignalgeneratorbasedon"FPGA+highspeed

7、DAC+conditioningcircuit".Thebasicmethodofwaveformsynthesisisstudiedfirstly,andthedirectdigitalfrequencysynthesis(DDS)technologywithhighaccuracyandfastfrequencyconversionisstudied,whichlaysatheoreticalfoundationforsubsequentresearch.Themethodofwaveformsynthesisanddi

8、gitalconditioningbasedonFPGAasthecorechipisproposedsubsequently,whichtakesfulladvantageofhigh-speedparalleloperationandreconfigurablefeaturesofFP