[发明专利]一种多通道任意波形编辑装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，具体涉及一种多通道任意波形编辑装置和方法。

背景技术

任意波形发生器(Arbitrary waveform generator以下简称AWG)是一种多用途的信号激励源，其丰富的信号激励能力包括函数发生器、脉冲/脉冲串发生器、扫频发生器、触发发生器、宽带白噪声信号发生器和幅度调制源等。具有序列地址控制功能，能产生宽带数字调制信号和复杂模拟调制信号等，具有高集成度、高技术难度的特点。

任意波形发生器一般采用直接数字频率合成(DDS)技术实现任意波形生成输出，产生信号的质量由高速D/A的采样率、垂直分辨率、波形存储长度、时钟质量等因素决定，由于高速DAC的采样速率一般都达到几个GHz，甚至几十GHz，垂直分辨率一般为8～14位，如果按照DAC采样时钟2.5GHz，垂直分辨率14位计算，那么DAC接口的瞬时速率可达到35Gbps，对于单路DDS而言，是无法提供这么高的数据吞吐量的，一般采用并发结构的DDS发生技术。

根据公式1和奈奎斯特采样定理，DDS输出波形频率最大为0.5*fc，在实际电路中由于受杂散噪声和滤波器非理想性的限制，工程上一般取0.4*fc，所以输出波形的最大输出频率不超过采样时钟频率的40％。由于目前的AWG的信号产生部分主要采用FPGA+DAC+RAM的架构实现，因此，DDS波形最高输出频率由相位累加器、波形RAM和DAC等器件的工作速度决定。

现有的DDS技术产生合成信号具有低成本、低功耗和快速转换时间等优点，但是高速脉冲波在现有DDS技术下脉宽调节分辨率不高，当采样率与合成信号频率之间关系不能整除时，会出现合成信号频率不稳的状况，尤其在产生高速方波和脉冲波信号时，脉冲宽度会有一个采样时钟周期的误差。这对于脉冲波形质量要求很高的用户来说这样的误差不容忽视。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供了一种多通道任意波形编辑装置，采用软件无线电技术，在PC端编辑波形序列，在DSP中进行参数计算，FPGA中并行传输和波形控制，可以实现多种规则的和非规则的波形信号的发生，采用改进型的DDS技术，解决了现有DDS技术下脉宽调节分辨率不高的问题，大大消除了频率和脉宽误差。

本发明的多通道任意波形编辑装置，包括多路并行设置的DDS频率合成通道，每一路所述DDS频率合成通道包括参数配置计算单元、参数定点化及传递单元、波形编辑合成单元和信号调理单元；

所述参数配置计算单元设置在上位机中，用于选择波形输出类型并配置波形参数，所述波形参数包括脉冲波上升时间、下降时间、脉冲宽度和信号频率；

所述参数定点化及传递单元利用DSP将配置参数定点化，根据所述波形参数，计算上升沿数据、高电平数据、下降沿数据、低电平数据所需要的时变的频率控制字，并通过数据总线将该频率控制字传输到波形编辑及合成单元；

所述波形编辑及合成单元利用FPGA编辑合成波形，包括时变非线性频率控制字模块和累加器模块，用于在波形编辑表中查找当前时刻的频率控制字，并参与波形的累加计算；

所述信号调理单元通过DA转换器输出模拟信号，并对模拟信号进行信号调理。

作为优选，所述DDS频率合成通道包括16路。

作为优选，所述累加器模块采用64位相位累加器。

本发明还公开了一种多通道任意波形编辑方法，包括如下步骤：

步骤1：高速DAC对高速数据流进行模数转换，并对采样时钟进行分频和锁相处理，分为多路并行设置的DDS频率合成通道；

步骤2：参数配置单元选择波形输出类型并配置波形参数，所述波形参数包括脉冲波上升时间、下降时间、脉冲宽度和信号频率；

步骤3：参数定点化及传递单元利用DSP将配置参数定点化，根据所述波形参数，计算上升沿数据、高电平数据、下降沿数据、低电平数据所需要的时变的频率控制字，并通过数据总线将该频率控制字传输到波形编辑及合成单元；

步骤4：波形编辑及合成单元利用FPGA编辑合成波形，包括时变非线性频率控制字模块和累加器模块，用于在波形编辑表中查找当前时刻的频率控制字，并参与波形的累加计算；

步骤5：信号调理单元通过DA转换器输出模拟信号，并对模拟信号进行信号调理。

本发明的多通道任意波形编辑装置和方法，具有如下优点：

(1)采用多路改进型的DDS技术，大大消除了频率和脉宽误差，解决了现有DDS技术下脉宽调节分辨率不高的问题。