DDS信号源使用、数字基带信号产生

武汉大学教学实验报告武汉大学教学实验报告 电子信息学院 专业 2016 年 11 月 日 实验名称 DDS 信号源使用 数字基带信号产生 指导教师 姓名 年级 14 级 学号 20143012 成绩 一 预习部分 1 实验目的 2 实验基本原理 3 主要仪器设备 含必要的元器件 工具 1 1 实验目的实验目的 1 了解DDS信号源的工作原理 2 掌握RZ9681实验平台DDS信号源使用方法 3 理解DDS信号源各种输出信号的特性 4 配合示波器完成系统测试 5 了解ALTERA公司的FPGA可编程器件EP4CE6 6 了解本模块在实验系统中的作用及使用方法 7 掌握本模块中数字信号的产生方法 2 2 实验基本原理 实验基本原理 1 实验一 1 DDS信号产生原理 直接数字频率合成 DDS Digital Direct Frequency Synthesis 是一种全数字化的 频率合成器 由相位累加器 波形 ROM D A 转换器和低通滤波器构成 时钟频率给定后 输出信号的频率取决于频率控制字 频率分辨率取决于累加器位数 相位分辨率取决于 ROM 的地址线位数 幅度量化噪声取决于 ROM 的数据位字长和 D A 转换器位数 DDS信号源产生原理 2 DDS信号操作设置 主控模块可以提供两路DDS信号源 低频和高频 可以生成各种类型的信号 提供可 调的频率 幅度 信号源可以单独设置使用 也可在实验时结合实验内容进行操作设置 在本节主要了解两路DDS信号源的使用方法 打开实验箱电源 等待系统启动 启动完 成后 选择 DDS信号源 功能 进入信号源设置页面 如下图所示 DDS信号源操作界面 在信号源设置页面上 标注了各个区域的基本功能 下面对每个功能做简单的介绍 A 信号源切换 点击切换 选择当前设置的为DDS1或DDS2的输出类型 B 信号波形选择 单击选择当前DDS信号的输出类型 DDS信号源可以输出以下类型 正弦波 方波 三角波 半波 全波 复杂信号 扫频信号 调幅 组合 调频 组合 双边带 组合 音乐信号 仅DDS1 注 有些信号需要DDS1和DDS2组合输出 有些信号仅仅DDS1输出 C 信号源信息显示 显示当前信号的参数显示 波形 频率 幅度 D 信号调节设置 两个白色旋钮中上方的为设置信号频率旋钮 结合频率档位可以 调节信号频率 调节时 将鼠标移动到频率选择旋钮上 通过鼠标滚轮上下滚动调节频率 信号频率也可以通过主控模块上的旋钮1进行调节 下方的为幅度设置旋钮 设置信号的幅 度 调节时 将鼠标移动到幅度选择旋钮上 通过鼠标滚轮上下滚动调节幅度 信号幅度 也可以通过主控模块上的旋钮2进行调节 E 频率档显示 鼠标单击 频率设置 旋钮 可以切换频率的调节档位 档位在 10k 1k 100hz切换 F 频率 幅度显示 记录当先信号源下的频率和幅度值 3 DDS信号输出及说明 DDS信号源通过主控模块的铆孔输出 下面对各个铆孔的功能进行说明 DDS1 输出DDS1的设置信号 DDS2 输出DDS2的设置信号 旋钮1 调节DDS信号的输出频率 旋钮 2 调节 DDS 信号的输出幅度 2 实验二 RZ9681实验平台中所有基带信号均由 基带信号产生与码型变换 模块 A2 产生 A2模块通过系统总线和主控模块通信 学生用鼠标在液晶界面上选择基带信号的类型 PN 码码型 设置数据 基带速率 确认后所选基带信号即从A2模块的相应接口输出 描述 应用 一个基带信号需有基带数据和对应的时钟两个信号 我们可以用双踪示 波器同时观测这两个信号来读出基带信号数据 基带模块产生随机码的原理框图 测量点说明 模块加电后 基带信号输出的码型 码速等参数需通过液晶设置 2P1 2TP1 基带信号输出 2P3 2TP3 基带信号时钟输出 3 3 主要仪器设备主要仪器设备 1 DDS信号源 位置参见实验1平台介绍 2 100M双踪示波器1台 3 基带信号产生与码型变换模块A2 4 100M双踪示波器1台 二 实验操作部分 1 实验步骤 2 实验数据及现象 3 实验结论 1 1 实验步骤 实验步骤 1 1 实验一 实验一 1 加电 打开系统电源开关 底板的电源指示灯正常显示 若电源指示灯显示不正常 请立即 关闭电源 查找异常原因 2 信号输出类型调节 通过 DDS 信号源设置页面 调节 DDS1 的输出类型 使其分别输出 正弦波 三角波 方波 扫频信号 调幅信号 双边带信号 调频信号等 3 信号频率调节 旋转复合式按键旋纽 SS01 在 抽样 正弦波 三角波 方波 等输出状态时 可步进式调节输出信号的频率 顺时针旋转频率每步增加 100HZ 逆时针减小 100HZ 在其它 DDS 信号源序号 旋转复合式按键旋纽 SS01 无操作 4 输出信号幅度调节 调节调幅旋钮 W01 可改变 DDS1 DDS2 输出的各种信号幅度 5 用示波器观察 DDS 信号源产生的信号 并记录波形 备注 1 对于调幅 双边带 调频信号 载波频率固定为 20KHz 内部产生调制信号频率固定 为 2KHz 由外部 调制输入 的调制信号频率由外部输入信号决定 2 扫频信号的扫频范围是 300Hz 50KHz 2 2 实验二 实验二 1 确认模块在位情况 确认 基带信号产生与码型变换模块 即 A2 模块在实验平台左上角位置 2 加电 打开系统电源开关 A2 模块右上角红色电源指示灯亮 几秒后 A2 模块左上角绿色运行 指示灯开始闪烁 说明模块工作正常 若两个指示灯工作不正常 需关电查找原因 3 基带数据设置 用鼠标在液晶上选择 基带传输实验 中 码型变换 点击基带设置 图 2 3 2 基带信号选择界面 基带数据可通过上图界面设置 基带输出类型 15 位 31 位 511 位随机码和 16 比 特设置数据 基带时钟从 2Kb s 到 1024Kb s 可选 码型与码速选择完后 需按 设置 按钮确认 4 基带数据测量 设置并测试 码型为码长 31 位 速率为 128K 的随机码 示波器一个通道测 2TP2 基带时钟 并用作同步 另一个通道测 2TP1 基带数据 设置并测试 码型为 16 位开关量 速率为 32K 的开关量 5 关机拆线 实验结束 关闭电源 拆除信号连线 并按要求放置好实验附件 2 2 实验数据及现象实验数据及现象 1 实验一 实验一 a 正弦波 b 三角波 c 方波 d 扫频信号 e 调幅信号 f 双边带信号 g 调频信号 2 实验二 实验二 a 码型为码长 31 位 速率为 128K 的随机码 b 码型为 16 位开关量 速率为 32K 的开关量 3 3 实验结论实验结论 1 1 实验一 实验一 通过在 DDS 信号源操作界面上进行设置 我们可以输出不同参数的不同种类的波形 2 2 实验二 实验二 通过在 基带信号产生与码型变换 模块 A2 上选择合适的基带信号的类型 基带速 率 即可从 A2 模块的相应接口得到输出 三 实验效果分析 包括仪器设备等使用效果 1 DDS 信号产生原理 在系统时钟的激励下 按照输出频率的要求 对相位增量进行累加 以预设的相位为 初始地址码 以累加相位值作为地址码 读取存放在存储器内的波形数据或者直接计算当 前的波形数据 只要累加器的位数足够多就可以得到很小的频率步进 相位差设定 输出 再经过后级调理之后就可以得到波形质量好的所需要频率 相位的信号 2 说明 DDS 信号源各种输出信号波形的幅度 频率等调节方法 两个白色旋钮中上方的为设置信号频率旋钮 结合频率档位可