一种具有扫频功能的信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量、测试技术领域，特别是涉及一种具有扫频功能的信号发生器。
【背景技术】
[0002] 在测量、测试技术领域，信号发生器是一种常见的激励源，其主要用于模拟各种真 实信号，作为待测电路或系统的输入激励，为待测电路或系统的各种性能指标提供模拟环 境。现有的信号发生器大都具有强大的信号产生能力，例如：1、可以产生基本常用的函数波 形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等；2、可以产生数字、模拟调制信号；3、可以 产生频率连续变化的扫频信号；4、可以产生多种波形函数的脉冲串输出；5、可以产生任意 波形输出，等等。
[0003] 信号发生器具有扫频功能，扫频即载波信号的频率随时间按照一定的规律、在一 定范围内重复连续变化的过程。扫频功能是电子测量中的一种重要技术，广泛用于调频放 大器、宽频带放大器、各种滤波器、鉴相器以及其他有源或无源网络的频率特性的测量。
[0004] 信号发生器除了作为单独的一台测量仪器，现在还出现了集成信号发生器功能的 示波器等其他测量仪器。但，不管是单独的信号发生器，还是集成在示波器中的信号发生 器，为了满足用户需求，都需要信号发生器具有扫频功能。
[0005] 现有的信号发生器一般都采用直接数字频率合成技术（Direct Digital Frequency Synthesis，DDS)实现。DDS技术是一种采用全数字技术实现频率合成的技术， 在相对带宽、频率转换时间、频率分辨率、相位连续性、正交输出以及集成化等一系列性能 指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，因此被广泛应用。
[0006] 专利申请号为201010531140. 3的中国专利申请文件公开了一种DDS信号发生器 100,结合参考附图1，信号发生器100包括有DDS信号源101、频率控制字存储单元105 (即 波表）、数模转换器105、低通滤波器等信号调理模拟电路107、时钟108,其中DDS信号源 101包括相位累加器104、加法器102、波形存储器103。
[0007] 所述频率控制字存储单元105中存储有频率控制字K，在信号发生器100工作时将 频率控制字K发送给相位累加器104 ;
[0008] 所述相位累加器104在时钟108输出的时钟fc的控制下以所述频率控制字K为 步进进行累加，输出累加结果给加法器102 ;
[0009] 加法器102将所述相位累加器104输出的累加结果与一个相位控制字P进行加法 运算，结果即为所述波形存储器103的地址；
[0010] 根据上述计算出的所述波形存储器103的地址，对所述波形存储器103进行寻址， 取出对应的幅度码值，并输出给所述数模转换器105 ;
[0011] 所述数模转换器105将接收到的幅度码值转换为阶梯型的模拟信号，在经过所述 信号调理模拟电路107的调理后即为平滑的模拟输出信号。
[0012] 所述信号发生器100在实现扫频功能时，需要改变所述频率控制字存储单元105 中的频率控制字K，使其按照用户需要的规律进行变化。具体来说，用户可以通过所述信号 发生器100的人机交互模块设置扫频所需要的各种参数：起始频率、终止频率、扫描时间和 返回时间、扫描类型，或者还可以有起始保持时间、终止保持时间、触发方式等。
[0013] 例如，市场上的一款信号发生器DG4000即是所述信号发生器100的一种，用户可 以设置起始频率、终止频率、扫描时间和返回时间、扫描类型、起始保持时间、终止保持时 间、触发方式等参数，生成如附图2所示的扫频信号。附图2中，坐标的横轴为时间、纵轴为 输出频率，触发信号到来时默认时间为〇,根据用户的设置，整个扫频过程是这样的：
[0014] 首先，在起始保持时间to内，输出频率为起始频率ft ;
[0015] 然后，在扫描时间tl内，输出频率从起始频率ft逐渐变化到终止频率fp，变化方 式由扫描类型决定；
[0016] 然后，在终止保持时间t2内，输出频率保持为fP ;
[0017] 然后，在返回时间t3内，输出频率从终止频率fp变化到起始频率ft，变化方式由 扫描类型决定；
[0018] 最后，保持起始频率ft (或者为0等），等待下一次触发信号的到来。
[0019] 从上述扫频过程可以看出，扫描时间tl和返回时间t3内的扫描类型是一样的 (只不过变化方式正好相反），例如均为线性扫描或步进扫描。这是因为所述信号发生器 100中，根据用户设置的上述起始频率、终止频率等参数会计算出一组频率控制字Kn，并存 储在所述频率控制字存储单元105中，在扫描时间tl内，所述信号发生器100由前往后逐 一取出所述频率控制字Kn ;而在返回时间t3内，所述信号发生器100由后往前逐一取出所 述频率控制字K，二者所不同的仅仅是由扫描时间tl和返回时间t3决定的取字速度（扫频 速度）不同。
[0020] 这种实现扫频的方式仅仅需要很小的存储单元来存储频率控制字，成本低廉。但 是也存在缺点：扫频功能单一，扫描时间tl和返回时间t3内的扫描类型必须一致，这种限 制影响了扫频功能输出波形的多样性，已经不能满足用户的实际需求。
【发明内容】
[0021] 为了解决上述问题，本发明提供了一种具有扫频功能的信号发生器，使得用户可 以分别设置扫描时间和返回时间内的扫描类型，扩展了扫频功能。
[0022] 本发明提供的具有扫频功能的信号发生器，包括一个扫频波表产生单元，一个DDS 信号源，
[0023] 所述扫频波表产生单元，用于产生扫频频率控制字，
[0024] 所述DDS信号源，用于依据所述扫频频率控制字产生扫频信号；
[0025] 所述扫频波表产生单元包括：
[0026] 输入单元，用于依据用户输入产生扫描时间、扫描类型、返回时间、返回类型、起始 频率和终止频率；
[0027] 计算单元，用于根据所述扫描时间、扫描类型、起始频率和终止频率生成对应的正 向扫频频率控制字，并根据所述返回时间、返回类型、起始频率和终止频率生成对应的返回 扫频频率控制字；
[0028] 控制单元，用于依次依据所述扫描时间和返回时间控制所述正向扫频频率控制字 和所述返回扫频频率控制字依序发送给所述DDS信号源。
[0029] 本发明提供的信号发生器将扫频功能分为正向扫频（对应扫描时间）和返回扫频 (对应返回时间）两段扫频过程，使得用户可以分别设置正向扫频内的扫描类型和扫描时 间、以及返回扫频内的返回类型和返回时间，然后再根据所述起始频率和终止频率分别计 算出正向扫频频率控制字和返回扫频频率控制字，然后所述DDS信号源就可以分别根据所 述正向扫频频率控制字和所述返回扫频频率控制字产生对应的正向扫频信号和返回扫频 信号，最终实现了用户可以独立设置正向扫频类型和返回类型的目的，扩展了信号发生器 的扫频功能。
[0030] 作为一种举例说明，本发明所述的信号发生器中，所述信号发生器还包括一个载 波波表、一个正向扫频波表、一个返回扫频波表；
[0031] 所述计算单元包括：
[0032] 第一计算单元，用于依据所述起始频率和所述终止频率中较小者，计算对应的频 率控制字作为载波频率控制字，并存储在所述载波波表中；
[0033] 第二计算单元，用于依据据所述扫描时间、扫描类型、起始频率和终止频率计算得 到正向扫频频率控制字累加量，并存储在所述正向扫频波表中；
[0034] 第三计算单元，用于依据所述返回时间、返回类型、起始频率和终止频率计算得到 返回扫频频率控制字累加量，并存储在所述返回扫频波表中；
[0035] 第一加法器，用于将所述载波频率控制字与所述正向扫频频率控制字累加量相 加，得到正向扫频频率控制字；
[0036] 第二加法器，用于将所述载波频率控制字与所述返回扫频频率控制字累加量相 加，得到返回扫频频率控制字。
[0037] 作为又一种举例说明，本发明所述的信号发生器中，所述正向扫频波表和返回扫 频波表具有同样的存储深度。
[0038] 作为又一种举例说明，本发明所述的信号发生器中，所述扫描类型为线性扫描、对 数扫描或步进扫描；所述返回类型为线性扫描、对数扫描或步进扫描。
[0039] 作为又一种举例说明，本发明所述的信号发生器中，所述控制单元包括一个扫频 速度控制单元、一个计数器，
[0040] 所述扫频速度控制单元，用于根据所述扫描时间和所述正向扫频波表的存储深度 生成正向扫频速度控制字，以及根据所述返回时间和所述返回扫频波表的存储深度生成返 回扫频速度控制字；
[0041] 所述计数器，用于依次根据所述正向扫频速度控制字和所述返回扫频速度控制字 分别控制所述第一加法器和第二加法器，并依次将所述正向扫频频率控制字和所述返回扫 频频率控制字依序发送给所述DDS信号源。
[0042] 作为又一种举例说明，本发明所述的信号发生器中，所述第一加法器和所述第二 加法器为同一个加法器。
[0043] 作为又一种举例说明，本发明所述的信号发生器中，所述DDS信号源、所述载波波 表、所述正向扫频波表、所述返回扫频波表、所述控制单元均由一个FPGA型可编程逻辑芯 片实现。
[0044] 本发明提供了一种具有扫频功能的信号发生器，