第六章 系统性能测试

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图6.6 50KHz三角波 图6.8 50KHz指数上升波 图6.10 绘制的任意波形 图6.12 调制指数为0.5的调幅波 载波：1MHz正弦波 调制波：10KHz正弦波 图6.7 50KHz锯齿波

图6.9 50KHz sinc函数波

图6.11 生成的任意波形

图6.13调制指数为1.0的调幅波 载波：1MHz正弦波 调制波：10KHz正弦波

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基于FPGA的任意波形发生器的设计与实现

图6.14 调制指数为0.5的调幅波 载波：1MHz正弦波 调制波：10KHz三角波 图6.16 调频信号 图6.18 FSK波形

图6.15 调制指数为1.0的调幅波 载波：1MHz正弦波 调制波：10KHz三角波

图6.17 ASK波形

图6.15 PSK波形

第七章 结论与展望

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第七章 结论与展望

本论文采用直接数字频率合成技术，研究和设计了基于FPGA的任意波形发生器。经过了将近一年的研究与实践，已经基本完成了预定的设计任务，主要完成了以下工作：

（1）深入学习了DDS的基本结构、工作原理，比较全面地分析了DDS输出频谱杂散的主要来源：相位截断误差、幅度量化误差、以及DAC的非线性误差；

（2）完成了基于FPGA的任意波形发生器的硬件电路设计，包括方案设计，滤波器、幅度控制电路、直流偏置电路和外调制信号输入通路的设计；

（3）以Quartus II 7.1为设计平台，利用高性价比的Cyclone II 系列芯片EP2C5Q208C8完成了DDS数字部分的逻辑设计，能够合成各种标准波形及任意波形，并且实现了调幅、调频及多种数字方式的调制，并将DDS杂散抑制技术引入到设计中。由于采用了数字方式实现调幅，省去了外部调幅电路，节省了芯片和面积；

（4）研究了USB接口电路及其固件代码和驱动程序的设计，实现了任意波形发生器硬件平台通过USB接口与主机的通信；

（5）利用LabWindows/CVI开发平台，设计了界面风格良好的任意波形发生器的应用程序，用户可以直接通过应用程序读取任意波形文件或者手动绘制任意波形。

在研究的过程中，通过学习和参阅过内外相关的文献，并从网络上获取最新的硬件开发指南和芯片开发手册，同时不断向身边的老师请教和学习，通过系统的学习和实际工作的锻炼，积累了必要的基础知识，培养了实际的开发技能。通过本设计工作，基本掌握了DDS技术、USB接口技术及虚拟仪器技术，进一步加深了对数字信号处理技术的理解，提高了使用可编程逻辑器件设计数字系统的能力和软件编程的能力，为将来从事科研工作打下了良好的基础。

由于时间的经验的限制，基于FPGA的任意波形发生器的开发过程中还是存有不足之处，在某些方面还需要改进：

（1）在设计之出，将方波的产生划分到了任意波形的范畴，没有设计单独的方波产生电路，这限制了方波信号的输出频率范围，如果在电路部分能添加一个高速的比较电路，将能产生跟正弦波同频的方波信号；

（2）本设计后级的放大电路和直流偏置电路中使用的运放供电电压为?5V，这限制了信号的输出幅度，若能换成供电电压?15V的运放，可以将输出信号的幅度提高到12V；

（3）正弦波的输出频率范围较广，如果能利用数字芯片设计出截止频率可调

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基于FPGA的任意波形发生器的设计与实现

的滤波器分段滤波，讲可以进一步改善正弦信号的杂散。

（4）可以进一步完善仪器的功能，如在同一个操作面板实现示波器、波形发生器、频谱分析仪、频率计、逻辑分析仪等功能，同时完善相应的软硬件，使其成为一恶果功能强大的虚拟仪器平台；

（5）可以添加网络接口，实现仪器的远程控制和资源共享。

尽管这个任意波形发生器的设计还有不少的不足之处，但是，它采用FPGA来实现任意波形发生器的设计思想是完全可行的，所采用的核心技术与国外产品相同，如果能在此基础上经过进一步完善，可以成为一个很好的产品。

致谢

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致谢

近三年的研究生生活很快就要结束了，在三年当中我取得的所有成绩和收获都离不开那些曾经给予我指导和帮助的人们。在此，谨向所有关心我学业的老师、同学、家人和朋友表示衷心的感谢。

首先要感谢的是我的导师胡方明教授。本文的研究是胡老师的悉心指导下完成的，从论文的选题、论文的撰写到论文的最后完成，胡老师都倾注了大量的心血。在攻读硕士学位其间，无论在学习还是生活上，胡老师都给予了极大的关心和帮助。我们所取得的每一点进步无不凝聚着老师的教诲和心血。胡老师以其敏锐的洞察力和独到的见解给了我关键性的指导，他严谨求实的治学态度，脚踏实地的工作作风，孜孜不倦的进取精神和开朗豁达的人生态度，一直感染并激励着我，使我在学习、思想和工作的各个方面取得了很大的进步，并将使我终身受益。在此谨向胡方明教授表示深深的谢意！

感谢初秀琴教授和任爱锋老师，在研究生的学习和科研生活中，自始至终得到了任老师和初老师的精心指导和热心关怀。任老师开阔的胸怀、深厚的学术造诣和诲人不倦的精神，初老师兢兢业业、细节入手的挚诚都深深地影响着我，使我一生受益匪浅。在此也要向这两位老师表示最诚挚的感谢！

感谢马晓霞老师，在生活上马老师时刻为我们着想，解决了很多我们学习和生活上的难题，在此祝愿她心想事成、万事如意！

在课题的研究和论文的撰写过程中还得到了教研室吴浩师兄、马斌、侯军亮、叶一初、同伟锋、杨颖飞等同学的指导和帮助，与他们多次有益的讨论使我在课题的研究过程中少走了不少弯路。他们也是我学习和生活中最好的朋友，正因为跟他们在一起努力，我的研究生学习生涯才会如此丰富。在此对他们表示感谢之余也祝愿他们有个美好的仕途！

最后衷心感谢我的父母和亲人，是他们多年来我在求学的道路上给予我始终如一的关心和支持，使我充满信心的完成了学业。在未来的工作中，我一定不辜负这些曾经给予我关心和帮助的师长、父母和家人的殷切期望，尽职尽责地做好我的工作！