一種可以產(chǎn)生多個(gè)頻標(biāo)的掃頻信號(hào)發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種掃頻信號(hào)產(chǎn)生裝置，特別涉及一種可以產(chǎn)生多個(gè)頻率標(biāo)記的掃頻信號(hào)發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]信號(hào)發(fā)生器是一種為電子測(cè)量和計(jì)量工作提供符合技術(shù)要求的電信號(hào)的測(cè)量設(shè)備，它能產(chǎn)生頻率、幅度、波形等參數(shù)可調(diào)節(jié)的信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類也相當(dāng)繁多，按輸出信號(hào)可分為正弦信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、任意波形發(fā)生器、噪聲發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器等。
[0003]掃頻信號(hào)發(fā)生器輸出的是頻率隨時(shí)間按一定規(guī)律、在一定范圍內(nèi)重復(fù)連續(xù)變化的掃頻信號(hào)。掃頻信號(hào)發(fā)生器主要用作測(cè)試電路網(wǎng)絡(luò)幅頻特性時(shí)的信號(hào)源等。
[0004]典型的掃頻信號(hào)發(fā)生器不僅輸出掃頻信號(hào)，還產(chǎn)生頻率標(biāo)記。頻率標(biāo)記是掃頻測(cè)量中的頻率定度，即當(dāng)掃頻信號(hào)的頻率變化到用戶設(shè)置的“標(biāo)記頻率”處時(shí)輸出一個(gè)標(biāo)記信號(hào)。頻率標(biāo)記簡(jiǎn)稱頻標(biāo)?，F(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生頻標(biāo)的基本方法是差頻法。
[0005]如圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用差頻法實(shí)現(xiàn)的掃頻信號(hào)發(fā)生器I的原理示意圖，掃頻信號(hào)發(fā)生器I包括掃頻信號(hào)產(chǎn)生單元101和頻標(biāo)發(fā)生器102，頻標(biāo)發(fā)生器102包括諧波發(fā)生器111、混頻器112和帶通濾波器113，掃頻信號(hào)發(fā)生單元101用于產(chǎn)生頻率范圍為fmin?fmax的掃頻信號(hào)121，掃頻信號(hào)121除了用于輸出外，還送給混頻器112，諧波發(fā)生器111用于產(chǎn)生頻率為n*fs (n=l、2、3……)的諧波信號(hào)123，其中fs為基準(zhǔn)頻率，混頻器112用于將掃頻信號(hào)121與諧波信號(hào)123進(jìn)行混頻，產(chǎn)生頻率為(fmin?fmax)_n*fs的差頻信號(hào)124，送給帶通濾波器113，帶通濾波器113用于對(duì)差頻信號(hào)124進(jìn)行濾波，產(chǎn)生頻標(biāo)122。差頻法的工作原理為:諧波發(fā)生器111產(chǎn)生的諧波信號(hào)123，與掃頻信號(hào)發(fā)生單元101輸出的掃頻信號(hào)121進(jìn)行混頻；在掃頻信號(hào)121的頻率變化過程中，當(dāng)其頻率變化到諧波信號(hào)123的頻率處，零差頻被帶通濾波器113取出，形成頻標(biāo)122 ;改變諧波信號(hào)123的基準(zhǔn)頻率的成分，就可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)頻標(biāo)。
[0006]差頻法的缺點(diǎn)是(I)電路復(fù)雜、成本高，(2)由于諧波發(fā)生器111、混頻器112和帶通濾波器113都采用模擬器件，而模擬器件的非線性失真造成頻標(biāo)的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度都較差，(3)電路延時(shí)會(huì)造成頻率定度誤差，(4)頻標(biāo)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記頻率只能是基準(zhǔn)頻率的整數(shù)倍，不夠靈活。
[0007]隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技術(shù)和直接數(shù)字頻率合成(Direct Digital Synthesis，DDS)技術(shù)越來(lái)越多的被應(yīng)用于信號(hào)發(fā)生器。FPGA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于FPGA芯片的可編程性，可以創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)差異化的產(chǎn)品，并縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。DDS技術(shù)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)?；贒DS技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器具有相對(duì)帶寬寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生多種調(diào)制信號(hào)、控制靈活方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0008]結(jié)合參考附圖2，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110431637.2，專利名稱為“一種掃頻信號(hào)發(fā)生器”的發(fā)明公開說(shuō)明書中描述了一種基于FPGA技術(shù)和DDS技術(shù)的掃頻信號(hào)發(fā)生器2。該專利申請(qǐng)采用可編程邏輯器件作為核心部件產(chǎn)生掃頻信號(hào)，并提出一種不同于差頻法的頻標(biāo)產(chǎn)生方法。掃頻信號(hào)發(fā)生器2包括時(shí)鐘模塊201，為其它模塊提供工作時(shí)鐘221 ；
[0009]掃頻狀態(tài)機(jī)202、掃頻時(shí)間累加器203、掃頻曲線存儲(chǔ)器204、偏移乘法器205、頻率字加法器206、相位累加器207和載波存儲(chǔ)器208，構(gòu)成了基于DDS技術(shù)的掃頻信號(hào)發(fā)生單元，用于產(chǎn)生掃頻信號(hào)233;
[0010]掃頻狀態(tài)機(jī)202控制掃頻的4個(gè)狀態(tài):起始保持、掃描、終止保持、回掃，并根據(jù)這4個(gè)狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)情況，選擇各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的時(shí)間控制字223送給掃頻時(shí)間累加器203 ;控制系統(tǒng)配置給掃頻狀態(tài)機(jī)202的內(nèi)容211包括4個(gè)掃頻狀態(tài)的使能，以及每個(gè)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間所對(duì)應(yīng)的時(shí)間控制字；
[0011]掃頻時(shí)間累加器203對(duì)時(shí)間控制字223進(jìn)行累加，并產(chǎn)生讀地址224送給掃頻曲線存儲(chǔ)器204 ；
[0012]掃頻曲線存儲(chǔ)器204，決定了掃頻方式。掃頻信號(hào)開始輸出前，控制系統(tǒng)將掃頻方式的對(duì)應(yīng)的掃頻曲線212寫入到掃頻曲線存儲(chǔ)器204中；掃頻開始后，按照掃頻時(shí)間累加器203提供的讀地址224取出掃頻曲線樣點(diǎn)225 ；
[0013]偏移乘法器205，將掃頻曲線樣點(diǎn)225乘上一個(gè)掃頻偏移系數(shù)213，乘積就是掃頻頻率字的增量部分226 了 ；
[0014]頻率字加法器206，將頻率字的增量226與頻率字的基本量214相加，二者之和作為載波的頻率字227 ；
[0015]相位累加器207，對(duì)載波頻率字227累加，累加結(jié)果作為載波存儲(chǔ)器208的讀地址228 ；
[0016]載波存儲(chǔ)器208，在掃頻信號(hào)開始輸出前由系統(tǒng)寫入載波的形狀一個(gè)周期的樣點(diǎn)214，例如正弦波、方波、鋸齒波等。載波存儲(chǔ)器208輸出的結(jié)果就是頻率按照掃頻方式變化的掃頻信號(hào)233。
[0017]頻率標(biāo)記比較器209，為頻標(biāo)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生頻標(biāo)234。
[0018]該專利申請(qǐng)產(chǎn)生掃頻信號(hào)的工作原理為:
[0019]掃頻信號(hào)233的頻率=工作時(shí)鐘221的頻率X頻率字228/2K
[0020]頻率字228 =基本量214 +掃頻曲線樣點(diǎn)225 X掃頻偏移系數(shù)213
[0021]掃頻曲線樣點(diǎn)225的值是按照掃頻曲線的規(guī)律在變化的，因此頻率字228也在變化，由頻率字228所決定的掃頻信號(hào)233的頻率也就按照掃描曲線的規(guī)律而變化。
[0022]該專利申請(qǐng)產(chǎn)生頻標(biāo)的工作原理為:
[0023]掃頻信號(hào)發(fā)生器2的系統(tǒng)將用戶設(shè)置的標(biāo)記頻率(在哪些頻率產(chǎn)生頻標(biāo))所對(duì)應(yīng)的地址閾值216配置給頻率標(biāo)記比較器209，頻率標(biāo)記比較器209比較掃頻時(shí)間累加器203輸出的讀地址224和地址閾值216，二者相等時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)作為頻標(biāo)234。
[0024]與差頻法相比，該專利申請(qǐng)的頻標(biāo)產(chǎn)生電路只需要一個(gè)比較器，非常簡(jiǎn)單；并且由于采用全數(shù)字方法，不僅頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度高，而且沒有電路延時(shí)，也就不會(huì)有頻率定度誤差。
[0025]但是，其缺點(diǎn)在于只能產(chǎn)生一個(gè)頻標(biāo)，而在測(cè)試電路網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性時(shí)，通常希望產(chǎn)生一系列頻標(biāo)來(lái)組成頻標(biāo)尺度；另外，該專利申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)的掃頻信號(hào)有4個(gè)掃頻狀態(tài)，而頻率標(biāo)記比較器并沒有區(qū)分掃頻時(shí)間累加器203當(dāng)前輸出的讀地址224處于哪個(gè)掃頻狀態(tài)，而是一直比較讀地址224與地址閾值216，這樣就無(wú)法區(qū)分頻標(biāo)所處的掃頻狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種可以產(chǎn)生多個(gè)頻標(biāo)的掃頻信號(hào)發(fā)生器。
[0027]本發(fā)明提供了一種可以產(chǎn)生多個(gè)頻標(biāo)的掃頻信號(hào)發(fā)生器，包括控制單元、用于產(chǎn)生掃頻信號(hào)的掃頻信號(hào)產(chǎn)生單元和用于產(chǎn)生頻標(biāo)信號(hào)的頻標(biāo)產(chǎn)生單元，所述的掃頻信號(hào)產(chǎn)生單元包括掃頻狀態(tài)控制單元、掃頻時(shí)間累加器和掃頻曲線存儲(chǔ)器，所述的控制單元用于接收掃頻狀態(tài)和掃頻曲線，所述的掃頻狀態(tài)控制單元根據(jù)所述的掃頻狀態(tài)，產(chǎn)生時(shí)間控制字，所述的掃頻時(shí)間累加器根據(jù)所述的時(shí)間控制字，產(chǎn)生讀地址，所述的掃頻曲線存儲(chǔ)器用于根據(jù)所述的掃頻曲線和所述的讀地址，產(chǎn)生掃頻點(diǎn)，所述的控制單元還用于產(chǎn)生頻點(diǎn)使能信息，所述的頻標(biāo)產(chǎn)生單元包括頻點(diǎn)存儲(chǔ)器和頻標(biāo)成形單元，所述的頻點(diǎn)存儲(chǔ)器用于根據(jù)頻點(diǎn)使能信息和所述的讀地址，產(chǎn)生與所述的掃頻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)標(biāo)志信號(hào)，所述的頻標(biāo)成形單元根據(jù)所述的頻點(diǎn)標(biāo)志信號(hào)的有效狀態(tài)，產(chǎn)生頻標(biāo)信號(hào)。
[0028]在本發(fā)明所述的掃頻信號(hào)發(fā)生器中，所述的控制單元還可以用于產(chǎn)生狀態(tài)使能信息，所述的頻標(biāo)產(chǎn)生單元還可以具有狀態(tài)產(chǎn)生單元，所述的狀態(tài)產(chǎn)生單元用于根據(jù)所述的狀態(tài)使能信息和所述的掃頻狀態(tài)產(chǎn)生狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)，所述的頻標(biāo)成形單元根據(jù)所述的頻點(diǎn)標(biāo)志信號(hào)的有效狀態(tài)和所述的狀態(tài)標(biāo)志信號(hào)的有效狀態(tài)，產(chǎn)生頻標(biāo)信號(hào)。
[0029]在本發(fā)明所述的掃頻信號(hào)發(fā)生器中，所述的頻標(biāo)成形單元還可以用于根據(jù)所述的頻點(diǎn)標(biāo)志信號(hào)的無(wú)效狀態(tài)，暫停產(chǎn)生頻標(biāo)信號(hào)。
[0030]在本發(fā)明所述的掃頻信號(hào)發(fā)