基于STM32的任意波信号发生器文献综述

 2022-08-10 09:08

基于STM32的任意波信号发生器

  1. 国内外研究现状

安捷伦(Agilcnt)公司从20世纪30年代就开始致力于研究任意波发生器的创新性解决方案,产品相对成熟,产品主要包括台式和模块化仪器两大类。其,中台式机中最具有代表性的型号为Aicnt-33220A,其采样速率为50MSPS,正弦波形的输出最高频率为20MHz,垂直分辨率为14位,波形步进为10mV,单通道输出。2012 年新推出的PXI模块任意波形发生器AgilntM9330A,垂直分辨率为I5位,采样率为1.25GSPS,双通道输出,波形最高频率可达500MHz。是目前安捷伦最高端的PXI模块任意波形发生器四。

泰克(Tcktronix)公司是8前任意波信号发生器产品最多的公司,产品涵盖低、中、高端,其中较低端的AFG2000系列任意波形发生器,垂直分辨率为14位,采样率为250MSPS,波形存储深度16K, 单通道输出,带宽为20MHz。高端产品AWG7122C,带宽可达7.5GHz,采样频率达24GSPS,拥有6路信号输出通路,是目前市面上功能最强大的一款信号发生器产品因。

美国国家仪器(NI)作为PXI总线协议的发起者,在PXI模块化任意波形发生器的研制上具有技术优势。其低端产品PXIc-5402, 采样率100MSPS, 垂直分辨率14 位,双通道输出单槽机械标准。高端代表产品PXIc5450,支持双通道IQ两路输出,采样率400MSPS,垂直分辨率16 位,符合双槽机械标准。

国外电子测量仪器设备的研制起步较早,发展迅速,技术成熟,在性能和指标上遥遥领先于国内产品,呈现垄断高端市场的局面。但是由于国家的重视和政策扶持以及国内众多厂商技术人员的努力,国内的任意波形发生器研制水平正在逐步提高,不断拉近了与世界最先进水平的距离,取得了一定的研究成果。

近年来,除了各波形发生器厂商在追赶国外技术外,国内高校等机构也在任意波信号发生器的研究设计中齐头并进,但是最终的研究成果一些仅仅局限于方案设计和可行性分析论证,一些虽然完成了原理样机的设计,但是从原理分析及测试结果来看,其性能指标比较差,研究不够成熟。

2010年,成都电子科技大学的肖柳杰等人设计了基于“AD9747 PLX专用接口芯片”实现任意波形发生器模块的硬件方案,该样机采样率为200MSPS,垂直分辨率为16位,满足PXI标准,指标接近市场产品水平3]。通过测试结果可看出方案存在一定的缺陷: 首先,采用专用了接口芯片,PXI接口需要完成协议转换程序编写。其次,波形存储器的数据传输实时性有一定问题,任意波信号数据传输速度测试反应较慢,若采用别的方式传输,如DMA方式,运行速度会有一定改善。最后,该项目样机并未成型,不知与上位机联调效果如何。

2013年,成都电子科技大学的吴陆晓东等人采用“AD9739 FPGA”的硬件方案,采用多块PCB级联方式设计了一款台式任意波信号发生器样机14。波形存储深度64Mb,采样率200MSPS,分辨率为16位,能产生基本波形和部分调制功能。该样机信号调理电路采用分板级联设计,对空间的随意性较大,也大大提高了成本(如采用14层的主PCB设计、多PCB板级联)。样机具有一定的研究价值,但是由于不满足标准化的尺寸和机械结构,不具备标准化、小型化的优点。

鉴于此,其研究价值远远大于应用价值。从以上国内外产品对比分析可见,由于受器件性能、研究能力、经验等制:约,国内的研究水平无论在采样率,输出信号的最高频率,还是在信号指标上,都跟国外产品存在较大的差距【3】

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