一种基于FPGA的信号发生和扫频模块的设计

发布时间：2017-04-08 20:03

  本文关键词：一种基于FPGA的信号发生和扫频模块的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自适应光学是当代光学的前沿之一,它主要用于校正光学相差,并在激光光束净化,光束控制,大气激光通信等领域取得了良好的效果。自适应光学系统是一个复杂的闭环系统,当系统出现故障的时候,往往不能很方便快速地测试出系统故障原因,为此课题组设计了一个基于FPGA的数字化测试平台来快速有效地测试系统的工作状况,比如测试变形镜驱动器的电压特性以及系统的频响特性。这就要求测试平台中要设计扫频信号发生器,单频信号发生器以及多路可配置的扫频模块。然而,传统的DDS扫频信号发生器存在着ROM占用高,输出信号精度差等问题,传统的DDS单频信号发生器同样存在着ROM占用高,而且输出信号频谱杂散大的问题。此外,传统的扫频模块只能进行单路的测量,对于自适应系统来说,它的变形镜里有数十至数百的驱动器,我们需要设计一个数字化可多路配置的扫频模块。为此,本文主要设计了一种基于FPGA的测试平台中的信号发生和扫频模块。信号发生模块包括设计并实现了三段式寻址高精度扫频信号发生器和低杂散的单频信号发生器,扫频模块是一种全数字化多路可配置的扫频模块。仿真实验表明,在生成的扫频信号范围在0Hz到1000Hz时,传统方案采用16位ROM,三段式寻址高精度扫频信号发生器采用(2,8,6)的三段方案,此时三段式寻址高精度扫频信号发生器与传统的扫频信号发生器相比,输出扫频信号精度提高了26.192%,同时三段式寻址高精度扫频信号发生器ROM的使用仅为传统方案的1/64。此外,仿真实验表明,低杂散的单频信号发生器与传统单频信号发生器相比,输出信号的杂散有明显降低。另外,扫频模块可以进行多路的测量频响特性。
【关键词】：测试技术 DDS 信号发生 扫频 自适应光学
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN741
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 引言10-20
• 1.1 课题背景10-17
• 1.1.1 自适应光学闭环系统简介10-14
• 1.1.2 新型数字化测试技术简介14-15
• 1.1.3 闭环系统中基于FPGA的测试平台的设计15-17
• 1.2 本文的研究工作17-20
• 1.2.1 本文的研究任务17-18
• 1.2.2 本文的研究内容18-20
• 2 DDS基本原理20-26
• 2.1 DDS原理20-24
• 2.2 DDS技术的特点24-25
• 2.3 本章总结25-26
• 3 信号发生模块26-44
• 3.1 三段式寻址高精度扫频信号发生器26-33
• 3.1.1 经典的DDS优化方案26-27
• 3.1.2 本文的优化方案27-28
• 3.1.3 方案验证28-30
• 3.1.4 扫频信号精度提高的数据验证30-31
• 3.1.5 对比以及结论31-33
• 3.2 低杂散的单频信号发生器33-43
• 3.2.1 减少杂散功率的方法33-34
• 3.2.2 相位随机抖动原理分析34-36
• 3.2.3 M序列的原理分析36-37
• 3.2.4 VHDL实现37-40
• 3.2.5 抖动降低杂散的验证40-42
• 3.2.6 多路测量驱动器电压特性的方案42
• 3.2.7 结论42-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 扫频模块的设计44-54
• 4.1 扫频仪方案确立44-45
• 4.2 扫频仪方案的结构45-52
• 4.2.1 扫频方案的结构构成45-48
• 4.2.2 存储分发模块48-49
• 4.2.3 鉴幅模块49-50
• 4.2.4 鉴相模块50-51
• 4.2.5 数据处理模块51-52
• 4.3 本章总结52-54
• 5 测试系统的结构实现54-60
• 5.0 测试板的通信链路54
• 5.1 控制端指标要求54-56
• 5.1.1 功能描述54-55
• 5.1.2 详细功能说明55-56
• 5.2 基于MFC的控制软件界面56-60
• 5.2.1 主控制界面56-57
• 5.2.2 设置界面57-58
• 5.2.3 数据展示界面58-60
• 6 总结60-64
• 6.1 论文结构总结60
• 6.2 创新点60-62
• 6.3 不足之处和下一步的工作62-64
• 参考文献64-66
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果66

【参考文献】

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本文编号：293587