将调制信号经过个受载波控制的开关电路，再通过中心频率为载波频率的带通滤波器，得到调幅波。这种电路原理简单，但实现起来有的难度，因为对器件的要求很高，易引入干扰。调试困难。用模拟乘法器实现调幅也是常用的方法。集成模拟乘法器构成的调制器线性失真小，包络波形好，比用分立元件所构成的调制器稳定，而且实现起来也很方便，很容易控制，并且很稳定。所以本系统采用这种方法。调频信号的产生产生调频信号的也有方法很多，归纳起来主要有两类是用调制信号直接控制载波的瞬时频率直接调频二是先将调制信号积分，然后对载波进行调相，结果得到调频波，即由调相变调频间接调频。常用的调频方法是变容二极管调频，实现起来也不困难，但是要进步提高灵敏度和精度，减少失真，实现数控，也不易于做到。因为系统的正弦波发生器是基于芯片的，所以可以充分利用硬件资源，根据调制信号和载波信号，用程序控制芯片直接输出调频信号，这样做的好处是电路简单，频偏的改变只需要改变置入的频偏参数即可。经过我们在实验中的测试，发现这种方法的效果良好。二进制信号的产生在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。幅度键控信号的产生，可以把二进制序列看作个开关信号的序列，用这个开关信号对载波进行调制，就得到了信号。二进制相移键控中，载波的相位随信号或而改变，通常用相位和来分别表示或。相移键控信号的产生和类似，可以由两个初相位不同的信号相加得到。在这个设计中，因为所采用的芯片自带了的功能，所以只需要写程序控制芯片，即可得到所需要的信号。从而节省了硬件开销，实现起来更加容易，效果也好。末级放大电路部分系统的输出要求在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰峰值为，因此定要在末级加上放大电路。方案用晶体管组成放大电路用分立的晶体管元件构成的放大电路，优点是灵敏度高能承受的较大的功率动态范围广等，它们的通频带也较宽。但是，分立元件组成的电路调试起来很困难，特别是在高频段，而且容易引入噪声和失真。方案二用运算放大器构成放大电路个较好的解决方案是利用集成的运算放大器，但是般的运放的频带都满足不了本系统这么宽的范围。因此定要采用低噪声，宽频带的高速运放。和具有高达的频带，用来作末级放大，则可达到题目提出的高指标。输入输出用户接口可以使用扩展口，或者使用键盘数码管接口专用芯片，这种方案成本较高。因为物美价廉，功能强大，所以在这个设计中，利用它作用输入输出设备的接口控制，采用了行列式键盘，大屏幕显示器。其中，显示器和数码管相比，有其无法比拟的优点。数码管无论采用静态或者动态的方式扫描，都要占用很多的硬件和软件资源。自带有锁存功能，只有当要改变显示内容的时候才需要占用软件资源，空闲时处于锁存状态，可以和断开了联系。总体方案框图整个系统的框图如图所示，其中左边虚线方框内所示的输入输出部分以单片机为中心，右边虚线方框内所示为信号发生部分，以和芯片为中心。二原理分析和说明正弦波的产生的原理图的基本结构框图如图所示，的工作过程为将存于数表中的数字波形,经数模转换器,形成模拟量波形图系统框图键盘显示放大调幅振荡源负载真有效值检波两种方法可以改变输出信号的频率改变查表寻址的时钟的频率,可以改变输出波形的频率改变寻址的步长来改变输出信号的频率即采用此法。步长即为对数字波形查表的相位增量，由累加器对相位增量进行累加，累加器的值作为查表地址。输出的阶梯形波形，经低通带通滤波，成为质量符合需要的模拟波形图正弦输出的原理图正弦输出的原理图如图所示。设相位累加器的位宽为,表的大小为,累加器的高位用于寻址表，时钟的频率为,若累加器按步进为地累加直至溢出遍的频率为若以点为步长,产生的信号频率为称为频率控制字。系统的核心是相位累加器，它由个加法器和个位相位寄存器组成，每来个时钟，相位寄存器以步长增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中范围的个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号，驱动，输出模拟量。相位寄存器每经过个时钟后回到初始状态，相应地正弦查询形。的结构有很多种，其基本的电路原理可用图来表示。转换器波形存储器相位累加器低通滤波器图的基本原理图相位累加器由位加法器与位累加寄存器级联构成。每来个时钟脉冲，加法器将频率控制字与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上个时钟脉冲作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每个时钟脉冲输入时，把频率控制字累加次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的溢出频率就是输出的信号频率。用相位累加器输出的数据作为波形存储器的相位取样地址，这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值二进制编码经查找表查出，完成相位到幅值转换。波形存储器的输出送到转换器，转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。低通滤波器用于滤除不需要的取样分量，以便输出频谱纯净的正弦波信号。在相对带宽频率转换时间高分辨力相位连续性正交输出以及集成化等系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，为系统提供了优于模拟信号源的性能。技术的特点输出频率相对带宽较宽输出频率带宽为理论值。但考虑到低通滤波器的特性和设计难度以及对输出信号杂散的抑制，实际的输出频率带宽仍能达到。频率转换时间短是个开环系统，无任何反馈环节，这种结构使得的频率转换时间极短。事实上，在的频率控制字改变之后，需经过个时钟周期之后按照新的相位增量累加，才能实现频率的转换。因此，频率转换的时间等于频率控制字的传输时间，也就是个时钟周期的时间。时钟频率越高，转换时间越短。的频率转换时间可达纳秒数量级，比使用其它的频率合成方法都要短数个数量级。频率分辨率极高若时钟的频率不变，的频率分辨率就由相位累加器的位数决定。只要增加相位累加器的位数即可获得任意小的频率分辨率。目前，大多数的分辨率在数量级，许多小于甚至更小。相位变化连续改变输出频率，实际上改变的每个时钟周期的相位增量，相位函数的曲线是连续的，只是在改变频率的瞬间其频率发生了突变，因而保持了信号相位的连续性。输出波形的灵活性只要在内部加上相应控制如调频控制调相控制和调幅控制，即可以方便灵活地实现调频调相和调幅功能，产生和等信号。另外，只要在的波形存储器存放不同波形数据，就可以实现各种波形输出，如三角波锯齿波和矩形波甚至是任意的波形。当的波形存储器分别存放正弦和余弦函数表时，既可得到正交的两路输出。其他优点由于中几乎所有部件都属于数字电路，易于集成，功耗低体积小重量轻可靠性高，且易于程控，使用相当灵活，因此性价比极高。我们原本是计划自行设计个信号发生器的，但是考虑到题目要求高，并且要达到的要求有比较大的难度，特别是后面发挥部分的要求，为了能在这天夜的时间里面尽量完成题目的要求，我们选择了使用专用的芯片来作为我们设计的核心。的结构图它主要包括相位寄存器相位全加器转换器,相位寄存器和相位全加器构成相位累加器。内部的控制字寄存器首先寄存来自外部的频率相位控制字,相位累加器接收来自控制字寄存器的数据后决定最终输出信号频率和相位的范围和精度,经过内部转换器后,所得到的就是最终的数字合成信号。如果相位累加器的位数为,相位控制字的值为,频率控制字的位数为,频率控制字的值为,系统外部参考时钟频率为,倍参考时钟倍乘器使能,那么经过内部倍参考时钟倍乘器后,可得到内部工作时钟为,此时最终合成信号的频率可由公式来决定,合成信号的相位由公式来决定。图结构框图的控制方式的控制方式内部有个输入寄存器,储存来自外部数据总线的位频率控制字,位相位控制字,位倍参考时钟倍乘器使能控制,位电源休眠功能控制和位逻辑。寄存器接收数据的方式有并行和串行两种方式。图并行方式工作时序图并行方式如图所示,是通过位数据总线来完成全部位控制数据的输入。复位信号有效会使输入数据地址指针指向第个输入寄存器,上升沿写入第组位数据,并把指针指向下个输入寄存器,连续个上升沿后,即完成全部位控制数据的输入,此后信号的边沿无效。当上升沿到来之际位数据会从输入寄存器被写入频率和相位控制寄存器,更新的输出频率和相位,同时把地址指针复位到第个输入寄存器,等待着下组新数据的写入。串行方式如图所示,上升沿把引脚上的数据按位串行移入到输入寄存器,位输入结束后,任何上升沿到来都会造成数据顺序移出并导致原来数据无效,此时端的上升脉冲就可以使位数据更新芯片的输出频率和相位。图串行工作方式时序图我们使用单片机来作为系统的主控制器，采用并行模式跟的连接图如图所示阶椭圆滤波器时钟源高精度正弦信号输出图与单片机的连接框图图中,的引脚作为的并行数据输入端口。作为口输出数据对的进行控制。输出正弦信号后，由于是数字合成的方法来产生的，所以会存在数字时钟的干扰，所以后面采用个阶椭圆滤波器滤波，滤波后就是个高精度的正弦信号。这个阶椭圆滤波器滤波的电路图如图所示图阶椭圆滤波器滤波器软件编程控制软件编程主要是根据的控制字方式,把具有不同功能的控制字写入到芯片内部。以并行输入方式为例,对操作的位控制字各位的功能如表所列。在这种方式下当外部参考时钟频率为的情况下,如果要满足以下几种技术要求倍参考时钟倍乘器工作相位置于选择模式输出信号频率为。根据表控制数据格式及式给出的输出频率和输出相位计算公式,可知位控制数据应按如下给出。由以上数据并根据芯片相应的控制方式,在复位后,由单片机给出合适的和信号,即可通过简单的操作完成预期的功能。主控制模块本设计的主控制部分全部由个单片机完成，采用公司的单片机，主要是考虑到其实用性通用性性价比高。主控制的框图如下图主控模块方框图键盘输入部分本部分的功能是方便使用者对输出波形的各种设置，共有个按键，分别为数字键个符号键小数点个步进控制键↑和个输出波形选择键个模式设置选择键个确认键。个数字键及符号键小数点用于使用者对各种设置的数字直接输入。例如当为单片机