一種產生am調幅信號的測量裝置製造方法
2023-08-10 01:45:36
一種產生am調幅信號的測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種產生AM調幅信號的測量裝置，涉及電變量測試領域。該測量裝置包括產生數字載波信號和數字調製信號的控制單元，第一數模轉換單元、第二數模轉換單元，控制單元包括輸出數字載波信號的第一信號輸出端和輸出數字調製信號的第二信號輸出端，第一信號輸出端連接第一數模轉換單元的信號輸入端，第二信號輸出端連接第二數模轉換單元的信號輸入端，第一數模轉換單元的信號輸出端與測量裝置的輸出端耦合連接，第二數模轉換單元的信號輸出端與第一數模轉換單元的參考電壓輸入端耦合連接。利用數模轉換器本身的參考電壓可調的特性，通過實時地改變數模轉換器的參考電壓的值，用數模轉換器自身來完成乘法的功能，省掉了外圍的模擬乘法器。
【專利說明】—種產生AM調幅信號的測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電變量測試領域，具體涉及一種產生AM調幅信號的測量裝置。
【背景技術】
[0002]隨著測試測量技術的發展和進步，很多測量裝置都逐漸具備了產生AM調幅信號的功能，這些測量裝置包括信號發生器，任意波發生器和射頻信號源等等。
[0003]AM調幅(Amplitude Modulat1n)是指用調製波信號控制載波的振幅,使載波的振幅隨著調製波信號而變化。設載波信號表達式為Uc=AciC0sc^t,調製波信號的表達式為Um=AmCos Comt，通常滿足ωπ?ω。，則按照AM調幅的定義，最後產生的調幅波信號的表達式應為 UAi^Ajl+AmCOSC^i^COSCOct。
[0004]現有的AM調幅實現方式有模擬實現方式和數字實現方式兩種，由於數字實現方式具有精度高，可控性強等優勢，因此數字實現方式目前應用較為普遍，比如利用直接數字頻率合成(Direct Digital Synthesis, DDS)技術來產生AM調製信號。
[0005]申請號為201010531093.2的中國發明專利申請中公開了一種利用DDS產生AM調製信號的系統，參見圖1，該系統包括控制單元部分10和硬體電路部分11，其中控制單元部分10利用現場可編程門陣列(Field - Programmable Gate Array, FPGA)來實現。控制單元部分10包括第一相位累加器101和第二相位累加器103、第一波形存儲器102和第二波形存儲器104。
[0006]硬體電路部分11包括依次串聯連接的第一數模轉換器105和第一濾波器107，依次串聯連接的第二數模轉換器106和第二濾波器108，第一濾波器107的輸出端和第二濾波器108的輸出端分別連接至乘法器109的兩個輸入端，乘法器109的輸出端連接系統的AM調製信號輸出端。
[0007]基於上述的系統結構，本系統還可以包括一個設置單元(未繪示)，該設置單元可以是用戶設置單元也可以是軟體設置單元，該設置單元可以為控制單元部分10設置如下幾種輸入:為第一相位累加器101的一個輸入端提供載波頻率控制字a，為第二相位累加器103的一個輸入端提供調製波頻率控制字g ;另外，設置單元還可以設置時鐘頻率Fe，使得兩路相位累加器及波形存儲器同步進行工作。該設置單元既可以位於控制單元部分10內部，也可以位於控制單元部分10外部。
[0008]第一相位累加器101將載波頻率控制字a與第一相位累加器101上一次的輸出值b相加後作為本次的輸出結果C，這裡的輸出結果c是載波波形的相位信息，然後將本次輸出結果c輸入給第一波形存儲器102,第一相位累加器101輸出的相位信息作為第一波形存儲器102的讀地址，結合第一波形存儲器102內存儲的波表產生一個數字載波序列d。
[0009]第二相位累加器103將調製波頻率控制g字與第二相位累加器103上一次的輸出值h相加後作為本次的輸出結果i，這裡的輸出結果i是調製波波形的相位信息，然後將本次輸出結果i輸入給第二波形存儲器104，第二相位累加器103輸出的相位信息作為第二波形存儲器104的讀地址，結合第二波形存儲器104內存儲的波表產生一個數字調製波序列j°
[0010]數字載波序列d和數字調製波序列j從控制單元部分10輸出後，進入硬體電路部分11，數字載波序列d經過第一數模轉換器(digital - to - analog converter, DAC) 105進行數模轉換，再經過第一濾波器107進行濾波，得到了需要的模擬載波信號e。數字調製波序列j經過第二數模轉換器106進行數模轉換，再經過第二濾波器108進行濾波，得到了需要的模擬調製波信號k。模擬載波信號e與模擬調製波信號k經過乘法器109進行相乘，就得到了 AM波形m。
[0011]上述現有技術存在著如下的缺陷:
[0012]硬體電路部分11中使用了乘法器109，一方面增加了成本和印製電路板(PrintedCircuit Board,PCB)布板的面積；另外由於乘法器109是有源器件,本身具有噪聲、失真等不理想特性，會使經過乘法器109輸出的AM波形m波形較之理想的AM波形會有失真，信噪比惡化等缺點。
【發明內容】
[0013]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術中由於使用乘法器，造成的成本高、噪聲大，及易失真等問題，提供一種產生AM調幅信號的測量裝置。
[0014]本發明提供的一種產生AM調幅信號的測量裝置，包括一個產生數字載波信號和數字調製信號的控制單元，一個第一數模轉換單元、一個第二數模轉換單元，所述控制單元包括一個輸出所述數字載波信號的第一信號輸出端和一個輸出所述數字調製信號的第二信號輸出端，所述第一信號輸出端連接第一數模轉換單元的信號輸入端，所述第二信號輸出端連接第二數模轉換單元的信號輸入端，第一數模轉換單元的信號輸出端與測量裝置的輸出端耦合連接，第二數模轉換單元的信號輸出端與第一數模轉換單元的參考電壓輸入端耦合連接。
[0015]本發明公開的一種產生AM調幅信號的測量裝置，利用數模轉換器本身的參考電壓可調的特性，通過實時地改變數模轉換器的參考電壓的值，用數模轉換器自身來完成乘法的功能，省掉了外圍的模擬乘法器電路，而且具有AM信號信噪比高、失真小的特點。
[0016]作為一種舉例，所述第二數模轉換單元的信號輸出端還可以通過一個增益電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
[0017]由於所述增益電路單元的存在，有效地保證了所述第二數模轉換單元輸出的模擬量的數值在所述第一數模轉換單元的參考電壓值的範圍內。
[0018]作為一種舉例，所述第二數模轉換單元的信號輸出端還可以通過一個濾波電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
[0019]所述濾波電路單元可以將所述第二數模轉換單元輸出的模擬量進行濾波，濾除幹擾信號，使整個測量裝置輸出的AM信號質量更好，信噪比更高。
[0020]作為一種舉例，所述第二數模轉換單元的信號輸出端還可以依次通過一個增益電路單元和一個濾波電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
[0021]所述增益電路單元和所述濾波電路單元同時存在，既保證了所述第二數模轉換單元輸出的模擬量的數值在所述第一數模轉換單元的參考電壓值的範圍內，又能濾除幹擾信號，使整個測量裝置輸出的AM信號質量更好，信噪比更高。
[0022]作為一種舉例，所述第二數模轉換單元的信號輸出端還可以依次通過一個濾波電路單元和一個增益電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
[0023]作為一種舉例，所述控制單元可以由FPGA型現場可編程門陣列構成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是現有技術中一種利用DDS產生AM調製信號的系統框圖；
[0025]圖2是本發明優選實施例1產生AM調幅信號的測量裝置200的原理框圖；
[0026]圖3是本發明優選實施例2產生AM調幅信號的測量裝置300的原理框圖；
[0027]圖4是本發明優選實施例3產生AM調幅信號的測量裝置400的原理框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖對本發明的優選實施例做進一步詳細的說明。參照圖2，優選實施例I的測量裝置200包括產生數字載波信號和數字調製信號的控制單元201，第一數模轉換單元202、第二數模轉換單元203，控制單元201包括輸出所述數字載波信號的第一信號輸出端204和輸出所述數字調製信號的第二信號輸出端205，第一信號輸出端204連接第一數模轉換單元202的信號輸入端206，第二信號輸出端205連接第二數模轉換單元203的信號輸入端207，第一數模轉換單元202的信號輸出端208與測量裝置200的輸出端209連接，第二數模轉換單元203的信號輸出端210與第一數模轉換單元202的參考電壓輸入端211連接。
[0029]在本優選實施例中，控制單元201與現有技術相同，利用現場可編程門陣列(Field - Programmable Gate Array, FPGA)來實現。作為另外的舉例，控制單兀201也可以由複雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)來實現,控制單元201並不局限於FPGA或CPLD，只要能夠輸出一個數字載波信號和一個數字調製信號的控制系統都能作為控制單元201的實現方式。
[0030]本優選實施例的測量裝置200，利用第一數模轉換單元202本身的參考電壓可調的特性，通過實時地改變第一數模轉換單元202的參考電壓的值，用第一數模轉換單元202自身來完成乘法的功能，省掉了外圍的模擬乘法器電路，而且具有AM信號信噪比高、失真小的特點。
[0031]第一數模轉換單元202的輸出表達式為:
,,* Code
[0032]'OOT ='--
[0033]式中:
[0034]Vout:第一數模轉換單元202的輸出電壓；
[0035]Vref:第一數模轉換單元202的參考電壓；
[0036]Code:控制單元201給第一數模轉換單元202的波形碼值；
[0037]N:第一數模轉換單元202的位數:
[0038]從上面的公式發現，第一數模轉換單元202具有乘法特性，即其輸出表達式是由Vref與Code的乘積；
[0039]本優選實施例中，在控制單元201給第一數模轉換單元202輸出數字載波信號，這個數字載波信號相當於上述表達式中的Code ;同時，第二數模轉換單元203將控制單元201輸出的數字調製波信號進行數模轉換，得到模擬調製波信號，這個模擬調製波信號相當於上述表達式中Vref ;上述的Code與上述Vref—起進入第一數模轉換單元202,第一數模轉換單元202利用本身的乘法特性直接輸出了 AM波形。
[0040]作為另外的舉例說明，在本舉例說明中，第一數模轉換單元202的信號輸出端208通過一個濾波電路單元與測量裝置200的輸出端209連接。濾波電路單元將第一數模轉換單元202輸出的AM波形進行濾波以後再傳送到輸出端209，使輸出的AM波形質量更好。在本舉例說明中，濾波電路單元可以選用巴特沃茲(Butterworth)低通濾波器、橢圓(Elliptic)低通濾波器或貝塞爾(Bessel)低通濾波器等，上述低通濾波器的最高通過頻率略高於載波信號的最高輸出頻率，可以獲得較佳的濾波效果。
[0041]作為另外的舉例說明，在本舉例說明中，第一數模轉換單元202的信號輸出端208通過一個增益電路單元與測量裝置200的輸出端209連接。增加了增益電路單元能更加靈活地滿足用戶的需求，例如，當第一數模轉換單元202隻能輸出最大幅度為2Vpp的AM波形時，如果用戶期望的AM波形值是1Vpp的話，增益電路單元就可以對第一數模轉換單元202輸出的波形進行5倍放大，從而得到用戶需要的值。
[0042]作為另外的舉例說明，在本舉例說明中，第一數模轉換單元202的信號輸出端208依次通過一個濾波電路單元和一個增益電路單元與測量裝置200的輸出端209連接。濾波電路單元和增益電路單元同時存在，不僅能將第一數模轉換單元202輸出的AM波形進行濾波以後再傳送到輸出端209，使輸出的AM波形質量更好，還能同時對第一數模轉換單元202輸出的AM波形進行增益放大，更加靈活地滿足用戶的需求。
[0043]作為另外的舉例說明，在本舉例說明中，第一數模轉換單元202的信號輸出端208依次通過一個放大和偏移電路單元和一個濾波電路單元與測量裝置200的輸出端209連接。增益電路單元和濾波電路單元同時存在，不僅能對第一數模轉換單元202輸出的AM波形進行增益放大，更加靈活地滿足用戶的需求，還能將第一數模轉換單元202輸出的AM波形進行濾波以後再傳送到輸出端209，使輸出的AM波形質量更好。
[0044]參照圖3，優選實施例2的測量裝置300包括產生數字載波信號和數字調製信號的控制單元301，第一數模轉換單元302、第二數模轉換單元303，增益電路單元333，控制單元301包括輸出所述數字載波信號的第一信號輸出端304和輸出所述數字調製信號的第二信號輸出端305,第一信號輸出端304連接第一數模轉換單兀302的信號輸入端306,第二信號輸出端305連接第二數模轉換單元303的信號輸入端307，第一數模轉換單元302的信號輸出端308與測量裝置300的輸出端309連接，第二數模轉換單元303的信號輸出端310通過增益電路單元333與第一數模轉換單元302的參考電壓輸入端311連接。
[0045]優選實施例2的測量裝置300在優選實施例1的測量裝置200的基礎上，在第二數模轉換單元303和第一數模轉換單元302之間，增加了增益電路單元333，在本優選實施例中，第一數模轉換單元302選用了 AD9744晶片，第二數模轉換單元303選用了 AD5660晶片，由於晶片的選擇原因，第二數模轉換單元303輸出的模擬調製波的幅值大小基本可以滿足第一數模轉換單元302的參考電壓範圍，因此，本優選實施例中的增益電路單元333採用了電壓跟隨器，在電路中起到緩衝和增強驅動的作用。作為說明，當第二數模轉換單元303輸出的模擬調製波的幅值大小無法滿足第一數模轉換單元302的參考電壓範圍要求時，所述的增益電路單元333也可以採用具有其他增益倍數的放大器來構成。
[0046]作為另外的舉例說明，當第二模數轉換單元303輸出的模擬調製波的幅值大小不滿足第一數模轉換單元302的參考電壓範圍時，增益電路單元333可以選用邏輯可控放大器，邏輯可控放大器的受控端與控制單元301的一個控制端相連接，依據第一數模轉換單元302和第二數模轉換單元303選用的晶片型號，計算出增益電路單元的增益隨控制單元301輸出的數字調製信號變化的計算公式，將所述計算公式事先存儲在控制單元301中，控制單元301依據輸出的數字調製信號及該計算公式，實時控制增益電路單元333的增益改變。由於增益電路單元333的存在，可以靈活地改變第二模數轉換單元303輸出的模擬調製波的幅值大小，使第二模數轉換單元303輸出的模擬調製波的幅值大小在第一數模轉換單元302的參考電壓範圍內。參照圖4，優選實施例3的測量裝置400包括產生數字載波信號和數字調製信號的控制單元401，第一數模轉換單元402、第二數模轉換單元403，增益電路單元444，控制單元401包括輸出所述數字載波信號的第一信號輸出端404和輸出所述數字調製信號的第二信號輸出端405，第一信號輸出端404連接第一數模轉換單元402的信號輸入端406，第二信號輸出端405連接第二數模轉換單元403的信號輸入端407，第一數模轉換單元402的信號輸出端408與測量裝置400的輸出端409連接，第二數模轉換單元403的信號輸出端410通過濾波電路單元444與第一數模轉換單元402的參考電壓輸入端411連接。
[0047]優選實施例3的測量裝置400在優選實施例1的測量裝置200的基礎上，在第二數模轉換單元403和第一數模轉換單元402之間，增加了濾波電路單元444，第二模數轉換單元403輸出的模擬調製波先經過濾波電路單元444濾除幹擾信號，使整個測量裝置輸出的AM信號質量更好，信噪比更高。
[0048]在優選實施例1的基礎上作另外的舉例說明，本舉例說明中，第二數模轉換單元203的信號輸出端210依次通過一個增益電路單元和一個濾波電路單元與第一數模轉換單元202的參考電壓輸入端211連接。
[0049]所述增益電路單元和所述濾波電路單元同時存在，既保證了所述第二數模轉換單元203輸出的模擬量的數值在所述第一數模轉換單元202的參考電壓值的範圍內，又能濾除幹擾信號，使整個測量裝置200輸出的AM信號質量更好，信噪比更高。
[0050]在優選實施例1的基礎上作另外的舉例說明，本舉例說明中，第二數模轉換單元203的信號輸出端210依次通過一個濾波電路單元和一個增益電路單元與第一數模轉換單元202的參考電壓輸入端211連接。
[0051]所述濾波電路單元和所述增益電路單元同時存在，既能濾除幹擾信號，使整個測量裝置200輸出的AM信號質量更好，信噪比更高，又保證了所述第二數模轉換單元203輸出的模擬量的數值在所述第一數模轉換單元202的參考電壓值的範圍內。
[0052]以上所述的僅為本發明的優選實施例，所應理解的是，以上優選實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的思想和原則之內所做的任何修改、等同替換等等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種產生AM調幅信號的測量裝置， 包括一個產生數字載波信號和數字調製信號的控制單元， 一個第一數模轉換單元、 一個第二數模轉換單元， 所述控制單元包括 一個輸出所述數字載波信號的第一信號輸出端 和一個輸出所述數字調製信號的第二信號輸出端， 所述第一信號輸出端連接第一數模轉換單元的信號輸入端，所述第二信號輸出端連接第二數模轉換單元的信號輸入端， 其特徵在於， 第一數模轉換單元的信號輸出端與測量裝置的輸出端耦合連接， 第二數模轉換單元的信號輸出端與第一數模轉換單元的參考電壓輸入端耦合連接。
2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述第二數模轉換單元的信號輸出端通過一個增益電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
3.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述第二數模轉換單元的信號輸出端通過一個濾波電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
4.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述第二數模轉換單元的信號輸出端依次通過一個增益電路單元和一個濾波電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
5.根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於，所述第二數模轉換單元的信號輸出端依次通過一個濾波電路單元和一個增益電路單元連接所述第一數模轉換單元的參考電壓輸入端。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的測量裝置，其特徵在於，所述控制單元由FPGA型現場可編程門陣列構成。
【文檔編號】G01R1/28GK104237580SQ201310226310
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月7日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】曾磊, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請人:蘇州普源精電科技有限公司