先進(jìn)的DDS技術(shù)讓任意波形發(fā)生器實(shí)現“繪畫(huà)”功能

　　1971年3月，美國學(xué)者J.Tierncy，C.M.Rader和B.Gold最先提出直接數字合成技術(shù)（Direct Digital Synthesis），簡(jiǎn)稱(chēng)DDS技術(shù)。這是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的全數字頻率合成技術(shù)，在通信、雷達、導航、電子偵察、干擾與抗干擾等眾多領(lǐng)域都有應用。

　　同傳統頻率合成技術(shù)相比，DDS技術(shù)具有頻率分辨率高、變頻速度快、變頻相位連續、相位噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，易于功能擴展和全數字化集成、容易實(shí)現對輸出信號的多種調制，是近年來(lái)被廣泛應用的任意波形發(fā)生器的基礎。

　　DDS技術(shù)普及任意波應用

　　日常應用中，除生成標準波形如正弦波、方波、三角波、脈沖波之外，信號發(fā)生器還要用于模擬輸出自然界的一些不規則信號，以生成"實(shí)際環(huán)境"信號，包括在被測設備離開(kāi)實(shí)驗室或車(chē)間時(shí)可能遇到的所有毛刺、漂移、噪聲和其它異常事件等信號。所有這些電子測量都要求信號發(fā)生器輸出信號的參數如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內進(jìn)行更加精確的調整，更好的穩定性及輸出指示。因此，任意波發(fā)生功能的重要性對信號發(fā)生器來(lái)說(shuō)不言而喻。

　　雖然現在大部分廠(chǎng)商都已經(jīng)應用了DDS技術(shù)，但是由于

實(shí)現方式不同，產(chǎn)生任意波的任意程度也有本質(zhì)的差別。RIGOL（北京普源精儀科技有限責任公司） DG系列函數/任意波形發(fā)生器的DDS技術(shù)是使用一片FPGA為核心做出來(lái)的DDS系統，可以對直接合成波形的每一個(gè)參數進(jìn)行有效的控制，包括存儲器中的波表的數據以及數據長(cháng)度，對于這樣的DDS系統來(lái)說(shuō)，不管是產(chǎn)生標準波還是任意波都是非常靈活的。相比之下，市場(chǎng)上用專(zhuān)用DDS芯片做的任意波發(fā)生器則不能做到這樣靈活，因為DDS芯片是將一個(gè)正弦波的數據固化下來(lái)作為波表，使用過(guò)程中并不能修改，僅能對頻率這樣的簡(jiǎn)單參數進(jìn)行設置，所以這些任意波和機器本身標準正弦波的精確程度也不在同一技術(shù)層次上，而是通過(guò)另外的途徑和通道產(chǎn)生，例如使用性能較弱的單片機來(lái)完成。加上目前市面上的專(zhuān)用DDS芯片價(jià)格昂貴、功能固定單一，采用這一方案的信號發(fā)生器在應用上受到很大限制。

　　本文中為了體驗任意波的任意性，將與大家共同分享一種簡(jiǎn)易的信號源“繪畫(huà)”方法。使用的儀器是RIGOL的DG3000系列高性能的函數/任意波形發(fā)生器。DG3000系列采用了先進(jìn)的DDS技術(shù)，能夠生成穩定、精確、純凈和低失真的任意波信號，此外還擁有120 MHz最高輸出頻率、300 MSa/s采樣率、14位垂直分辨率、1MB采樣點(diǎn)存儲深度，配以4.0’ QVGA 彩色液晶顯示，充分滿(mǎn)足目前及未來(lái)測試需求，已在實(shí)現模擬傳感器、實(shí)際環(huán)境信號、電路功能測試、串行總線(xiàn)調試、IC芯片測試等多方面廣泛應用。

　　用RIGOL任意波形發(fā)生器產(chǎn)生圖片波形

　　對于標準波形和簡(jiǎn)單的自定義任意波形，并不需要復雜操作，直接在信號源上或通過(guò)Ultrawave軟件（RIGOL信號發(fā)生器自帶）操作即可實(shí)現。

　　對于生成那些非常復雜的波形（如圖1），首先我們要確定一張單色的圖片（通常單色圖片只有黑色和白色兩種顏色，便于軟件分析）。圖片尺寸最好小一些，因為任意波形發(fā)生器的存儲空間是有限的，如果圖片尺寸太大，波形文件將會(huì )非常龐大。

　　第二步，用MATLAB對該單色圖片分析。讓MATLAB對圖片的每一個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行判斷，如果該像素點(diǎn)是黑色，那么分別記錄下該像素點(diǎn)的橫坐標和縱坐標，即得到一個(gè)(X,Y)數據。這樣，在分析完該圖片后，就會(huì )得到一組黑色像素點(diǎn)的坐標數據（如圖2）。